Tutto_Misure 02/2011

TUTTO_MISURE LA RIVISTA DELLE MISURE E DEL CONTROLLO QUALITÀ - PERIODICO FONDATO DA SERGIO SARTORI ORGANO UFFICIALE DELL’ASSOCIAZIONE “GMEE” E DI “METROLOGIA & QUALITÀ”

ANNO XIII N. 02 ƒ 2 011

EDITORIALE L’Università a nuvola?

IL TEMA: MISURE ACUSTICHE E DI VIBRAZIONI GRUPPO MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE

AFFIDABILITÀ & TECNOLOGIA

Misure acustiche e di vibrazioni su cockpit Valutazione di lavoratori esposti a vibrazioni

ALTRI TEMI ISSN 2038-6974 - Poste Italiane s.p.a. - Sped. in Abb. Post. - D.L. 353/2003 (conv. in L. 27/02/2004 n° 46) art. 1, comma 1, DCB Torino - nr 2 - Anno 13 - Maggio 2011 In caso di mancato recapito, inviare al CMP di Torino R. Romoli per restituzione al mittente, previo pagamento tariffa resi

TUTTO_MISURE - ANNO 13, N. 02 - 2011

Università e brevetti Reti di sensori La fidatezza – Parte 3 Crescere con l’ICT

ARGOMENTI Metrologia legale e forense: l’etica metrologica Visione industriale: Andare alle fiere fa bene!

Commenti alla 17025 Metrologia per capillarità

TUTTO_MISURE

ANNO XIII N. 02 ƒ 2011

IN QUESTO NUMERO Misure acustiche e di vibrazioni su cockpit Acoustic and vibrational characterization for noise reduction of a Piaggio p180 cockpit blower A. Lucifredi, P. Silvestri, G. Ortenzio, D. Noceti, A. Ferraro, G. Camauli

93 Sensore laser per la misura in linea della lavorazione di turbine Laser sensor for online monitoring of turbine grinding A. Pesatori, M. Norgia, C. Svelto, E. Pignone

113 La scala di Resistenze dell’I.N.Ri.M.: tecniche di misura e campioni utilizzati The electrical Resistance scale at I.N.Ri.M.: measurement techniques and standards used P.P. Capra, F. Galliana

147 La collezione degli antichi strumenti di Ottica dell’Osservatorio Valerio di Pesaro - Parte II The collection of ancient measurement instruments of the “Valerio” Observatory in Pesaro E. Borchi R. Macii R. Nicoletti A. Nobili

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Editoriale: L’Università a nuvola? (F. Docchio) 85 Comunicazioni, Ricerca e Sviluppo, dagli Enti e dalle Imprese Notizie nel campo delle misure e della strumentazione 87 Il tema: Misure acustiche e vibrazionali per applicazioni industriali Indagine acustica e vibrazionale su un ventilatore installato in velivolo Piaggio(A. Lucifredi et al.)

93 Misure per la valutazione dell’esposizione dei lavoratori a rischi indotti da vibrazioni meccaniche 97 (C. De Capua, R. Morello) Gli altri temi: Trasferimento tecnologico Le Università e i brevetti secondo il Codice della proprietà industriale (M. De Paolis) 103 Gli altri temi: Sincronizzazione di sistemi di misura È scoccata l’ora! La sincronizzazione temporale in sistemi distribuiti (C.M. De Dominicis, P. Ferrari, A. Flammini, E. Sisinni) 109 Gli altri temi: Misure ottiche Sensore laser per la misura in linea della lavorazione di turbine (A. Pesatori, M. Norgia, C. Svelto, E. Pignone) 113 Gli altri temi: Università e Impresa Riprendere a crescere con l’ICT: quale ruolo per l’Università, le istituzioni, le imprese (L. Benetazzo) 125 Gli altri temi: Campi e compatibilità elettromagnetica Il comportamento a radiofrequenza dei componenti circuitali passivi. L’induttore - parte prima (C. Carobbi, M. Cati, C. Panconi) 125 Le Rubriche di T_M: Visione Artificiale Andare alle fiere fa bene: a spasso per gli stand di visione ad Affidabilità & Tecnologie 2011 (G. Sansoni) 129 I Seriali di T_M: Misure e Fidatezza Le funzioni di affidabilità: alcuni modelli (M. Catelani, 131 L. Cristaldi, M. Lazzaroni) I Seriali di T_M: i sistemi RFId Sistemi RFiD: alcuni ambiti di applicazione (E. Clerici, C. Quetti) 135 Le Rubriche di T_M: Metrologia legale Etica metrologica e codici di comportamento 139 nelle attività processuali (V. Scotti) Spazio Associazioni Universitarie di Misuristi Dalle Associazioni Universitarie di Misuristi (F. Docchio, A. Cigada, A. Spalla, S. Agosteo) 143 Le Rubriche di T_M: Metrologia per Capillarità Sulla verifica della conformità metrologica degli strumenti: versione 2, riveduta e corretta (G. Miglio) 145 Lo spazio degli IMP La scala di resistenza elettrica all’I.N.Ri.M.: tecniche di misura e campioni utilizzati (P.P. Capra, F. Galliana) 147 Manifestazioni, eventi e formazione 2011: eventi in breve 151 Le Rubriche di T_M: Commenti alle norme 17025 – Assicurazione della Qualità: parte 3a (N. Dell’Arena)

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Le Rubriche di T_M: Storia e curiosità La collezione degli antichi strumenti di Ottica dell’Osservatorio Valerio di Pesaro – Parte 2a (E. Borchi, R. Macii, R. Nicoletti, A. Nobili) 156 Abbiamo letto per voi 160 News 118-120-140-142-144-146-148-152-154-159

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Franco Docchio

EDITORIALE

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L’Università a nuvola?

Cloud University?

Cari lettori! nei giorni scorsi un amico imprenditore mi ha illustrato con la proverbiale franchezza bresciana la sua visione del rapporto Università-Impresa. “L’Università – mi ha detto – serve alle imprese solo per acquisire più punteggio nei progetti nazionali ed europei, e per aumentare la relativa quota di fondo perduto.

Per il resto serve a poco, parla un linguaggio diverso, ha tempi diversi dai nostri e non riusciamo a focalizzarla sui nostri problemi”. Il suo sogno è la realizzazione di una nuova sede aziendale, che comprenda laboratori in cui invitare ricercatori universitari per lavorare con la sua strumentazione, sviluppare i suoi progetti, risolvere problemi applicativi con i tempi tecnici tipici dell’impresa. Per l’amico imprenditore anche i cosiddetti Centri per la Ricerca Applicata e il Trasferimento Tecnologico non aiutano ad avvicinare le imprese all’Università. Il punto di vista del mio interlocutore condensa quello di molti altri imprenditori che incontro.

Ad Affidabilità & Tecnologie 2011 (a proposito: complimenti agli organizzatori per il successo dell’iniziativa!) ho visitato molti stand degli espositori. In uno di questi il responsabile tecnico è stato ancora più “tranchant” dell’amico di prima. Mi ha detto: “Al mio stand vengono studenti di dottorato e ricercatori che fanno ricerca sulla visione industriale, sviluppano algoritmi e procedure e si meravigliano che le stesse procedure e gli stessi algoritmi siano già implementati con molto maggior efficacia e velocità nelle macchine che esponiamo. Questa non è ricerca, è sterile inseguimento!”

Entrambe queste esternazioni sono vagamente estreme, ma mettono bene in evidenza le difficoltà che esistono nel dialogo tra Università e Impresa. Difficoltà a mio parere crescenti da quando è prevalsa la politica di privilegiare la ricerca applicata delle imprese come leva per favorire lo sviluppo economico (a scapito della ricerca diretta alle Università) e di incentivare il coinvolgimento di queste ultime mediante quote aggiuntive di fondo perduto. Questo, all’atto pratico, ha avuto due conseguenze: (i) svuotare le Università di contributi diretti alla ricerca di base e, (ii) con la prospettiva di contratti, convincere i ricercatori a focalizzarsi su progetti spesso di scarso contenuto scientifico e prevalentemente di retroguardia, a volte persino di scarsa utilità anche per la stessa impresa committente (sono stato coinvolto in uno di questi ultimi).

Dunque né le istituzioni né le imprese hanno interesse o mezzi per finanziare ricerca veramente innovativa: quella, per intenderci, che porta a dotare i laboratori di strumentazione d’avanguardia e di ricerca-

tori e studenti di dottorato motivati. Quando ero più giovane un Laboratorio si espandeva con fondi di progetti ad ampio respiro. Oggi? Un collega del Politecnico di Milano mi raccontava ieri che il cespite principale per la sua ricerca scientifica deriva dai proventi di attività di organizzatore di Master (di primo o secondo livello, non importa). Fare didattica per potersi finanziare la ricerca. Questo può valere per chi si occupa di settori d’interesse per le Imprese (tipicamente il settore gestionale, vedi il successo del MIP di Milano), ma gli altri? E poi, ha senso tutto ciò?

Il quadro che emerge da quanto sopra è a mio parere di una sconcertante semplicità. L’Università sta cambiando. Il rapporto tra Università e Impresa tende ad aver luogo sempre meno nelle Università e sempre più nelle imprese. L’Università come “centro” e “fulcro” della ricerca sta evolvendo verso un’Università in rete con le imprese, delocalizzata. Un modello verosimile, preso in prestito dall’informatica1, è quello della Università, o Ricerca, “a nuvola” (“cloud University” o “cloud research”), dove il ricercatore si delocalizza per poter attingere a risorse che in sede gli sono precluse. In Università si fa sempre più formazione permanente (cioè al di fuori dei Corsi di Laurea istituzionali) orientata a preparare quadri per le imprese. Con quest’attività il ricercatore, ove possibile, finanzia quel poco di ricerca di base che gli rimane e la strumentazione di laboratorio. Infine, il ricercatore cerca di promuovere start-up che costituiscano un tramite tra la ricerca e il mercato. È un quadro degno di considerazione, tutto sommato: ha i suoi lati positivi, ma manca del contributo più importante. Nel “cloud computing” la delocalizzazione fa sinergia, aumenta le risorse. Nel caso dell’Università questo incremento di risorse manca, poiché l’impresa stenta a voler investire in ricerca “a sbalzo”, che motivi e solleciti la voglia di innovare tipica del ricercatore, e le Istituzioni latitano nel loro ruolo di stimolo e supporto alla ricerca di base, senza la quale non c’è vera innovazione che non sia puramente incrementale.

Questo numero contiene un interessante contributo sullo stato dell’Università e dei suoi Corsi di Studio, con particolare attenzione alle ICT, con suggerimenti su come dovrebbero evolvere i curricula universitari per evitare al Paese la perdita di competitività a livello globale. Contiene anche un contributo “didattico” per i giovani ricercatori e studenti di dottorato che riguarda la tutela e la promozione della proprietà intellettuale.

Buona lettura!

Franco Docchio 1

Da wikipedia: “In informatica, con il termine cloud computing si intende un insieme di tecnologie informatiche che permettono l’utilizzo di risorse hardware (storage, CPU) o software distribuite in remoto”.

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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 nel campo delle misure e della strumentazione

NEWS IN MEASUREMENT AND INSTRUMENTATION This section contains an overview of relevant news of Italian R&D groups, associations and industries, in the field of measurement science and instrumentation, at both theoretical and applied levels.

RIASSUNTO L’articolo contiene una panoramica delle principali notizie riguardanti risultati scientifici, collaborazioni, eventi, start-up, dei Gruppi di R&S Italiani nel campo della scienza delle misure e della strumentazione, a livello sia teorico che applicato. Le industrie sono i primi destinatari di queste notizie, poiché i risultati di ricerca riportati possono costituire stimolo per attività di Trasferimento Tecnologico.

DALL’UNIVERSITÀ DI TRENTO: INTERNATIONAL MEASUREMENT UNIVERSITY TRENTO, 18-23 LUGLIO 2011

Nella settimana dal 18 al 23 luglio si terrà presso il Dipartimento di Ingegneria e Scienza dell’Informazione dell’Università di Trento la quarta edizione della Scuola estiva della “International Measurement University” (IMU), rivolta a studenti di dottorato e a giovani studiosi nel settore delle misure e della strumentazione in ambito scientifico e tecnico-ingegneristico. La scuola è organizzata dai Proff. Alessandro Ferrero e Dario Petri, sotto l’egida dell’IEEE Instrumentation and Measurement Society.

L’IEEE è l’associazione internazionale più prestigiosa nell’ambito delle tecnologie elettriche, elettroniche e dell’informazione e raccoglie oltre 400 000 ingegneri e scienziati di tutto il mondo, di cui circa 6 000 in Italia. Alle precedenti edizioni della Scuola estiva hanno partecipato circa trenta studenti provenienti dagli Stati Uniti e da diverse nazioni Europee, tra cui Austria, Germania, Italia, Romania, Spagna, Svezia e Ungheria

centi presenti al congresso M&Q 2011, nell’ordine che è stato assegnato, sono: 1. POS4 – Misura di campi elettromagnetici generati da dispositivi MRI e valutazione dell’esposizione umana (M. Borsero, G. Crotti, D. Giordano, M. Zucca: INRIM) 2. POS5 – Misura della concentrazione individuale del radon e del toron con la tecnica dei rivelatori integratori passivi a tracce (G. Sciocchetti, A. Sciocchetti: Tecnoradon; P. De Felice, G. Cotellessa, F. Cardellini, M. Pagliari: ENEA) 3. MFORM6 – Scuola secondaria superiore: un futuro di incertezze per il laboratorio di fisica (V. Fabbro, insegnante Scuola secondaria di secondo grado)

(si vedano alcune foto dell’ultima edizione).

Le lezioni saranno tenute da ricercatori e studiosi di fama internazionale pro- DALL’UNIVERSITÀ DI TRENTO: venienti sia ICT DAYS 2011 dall’Europa sia dagli Stati Uniti. Saranno trattati e discussi i fondamenti teorico-pratici della misurazione, l’organizzazione metrologica internazionale, l’acquisizione e l’estrazione dell’informazione dai dati di misura. È previsto anche lo svolgimento di esercitazioni di laboratorio.

Maggiori informazioni sulla Scuola sono disponibili nel sito http://imu.ieee-ims.org Si è svolta presso il Dipartimento di Ingegneria e Scienza dell’InformazioDAL CONVEGNO ne dell’Università degli Studi di Trento “METROLOGIA la terza edizione degli ICT days, & QUALITÀ 2011”: evento pensato con la finalità di illuI MIGLIORI POSTER strare le potenzialità e le novità del PREMIATI settore ICT, rafforzare il rapporto con le imprese e creare nuove sinergie sul Nell’ambito del Con- territorio. La manifestazione si è apervegno Nazionale “Metrologia e ta martedì 15 marzo con la conferenQualità” (M&Q 2011), svoltosi a za “Strategie per la ricerca, l’innovaTorino (Lingotto) nei giorni 13-15 zione e l’alta formazione in ICT” che Aprile, sono stati selezionati e pre- ha visto la partecipazione di illustri miati i tre migliori poster. I poster vin- relatori tra cui Alberto Sangiovanni

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N. 02ƒ ;2011 Gli ICT Days, che hanno riscosso grande successo, intendono promuovere il Dipartimento di Ingegneria e Scienza dell’Informazione quale elemento di coesione tra il mondo accademico e quello imprenditoriale e quale soggetto deputato alla formazione e all’educazione delle nuove generazioni, dando visibilità alle diverse opportunità sia educative che di ricerca offerte agli studenti e alle aziende.

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Vincentelli dell’Università di Berkeley, e il presidente della Provincia autonoma di Trento, Lorenzo Dellai.

La seconda giornata è stata dedicata agli studenti dei corsi di laurea in ICT e in particolare ai numerosi dottorandi della ICT International Doctoral School, che hanno avuto la possibilità di incontrare aziende locali, nazionali e internazionali per colloqui conoscitivi al fine di inserimenti lavorativi. I giovani hanno inoltre avuto l’opportunità di porre domande sulle attività di ricerca svolte in ambito aziendale e assistere alle presentazioni in cui ciascuna impresa ha illustrato i propri goal in ambito ICT. Una terza giornata è stata interamente dedicata agli studenti delle scuole medie superiori. Un’occasione per diffondere la cultura dell’ICT nelle scuole e tra i più giovani e per mostrare da vicino ai ragazzi il mondo delle nuove tecnologie e dell’informatica, e magari suscitare in loro una passione che potrà portarli alla scelta di un percorso in questo campo. Durante questa giornata sono stati infatti presentati i corsi di laurea in Informatica, Elettronica e telecomunicazioni, e Informazione e organizzazione d’impresa con particolare attenzione agli sbocchi occupazionali e al mondo del lavoro.

COMUNICAZIONI, RICERCA E SVILUPPO DA ENTI E IMPRESE

nel senso più ampio possibile, come la generazione, la distribuzione dell’energia, ma anche la riduzione dei consumi nei processi. Il corso, organizzato come una scuola estiva, si terrà a Trento, nella settimana 25-29 Luglio 2011, e sarà organizzato con lezioni teoriche e attività di analisi e sviluppo in laboratoDALL’UNIVERSITÀ DI TRENTO: rio. Le lezioni saranno tenute da esperti di chiara fama internazionaADVANCED SCHOOL ON ICT le (IEEE Fellows e direttori di imporFOR FUTURE ENERGY SYSTEMS tanti centri leader nello studio dei Dipartimento di Ingegneria e Scienza sistemi energetici), che con i loro dell’Informazione, Via Sommarive, 14 contributi si sono distinti come pioI-38123 Povo, Trento, Italy, 25-29 nieri nell’introduzione dell’ICT nei Luglio, 2011 processi di controllo dell’energia.

Per questa terza edizione gli organizzatori hanno registrato il tutto esaurito nelle domande di partecipazione delle aziende, tanto da dover valutare, per i prossimi anni, di ampliare gli spazi dell’evento per accogliere tutte le richieste.

RSENS S.R.L. NUOVO SPIN-OFF CONGIUNTO TRA LE UNIVERSITÀ DI MODENA – REGGIO EMILIA E TRENTO

Negli ultimi anni, la ricerca e l’impegno nel ridurre i consumi energetici si sono moltiplicati in ogni attività e processo che coinvolge l’attività umana. Dalle nuove tecnologie per la riduzione dei consumi energetici in abitazioni, edifici ed aziende, all’ottimizzazione dei processi di produzione e distribuzione dell’energia con tecnologie “green”, l’Information e Communication Technology (ICT) riveste un ruolo primario come tecnologia abilitante per le attività di monitoraggio, misura, e distribuzione delle informazioni che sono fondamentali in ogni processo di ottimizzazione energetica.

L’Università di Trento promuove un corso avanzato di tecnologie ICT per lo sviluppo e l’ottimizzazione dei sistemi energetici,

RSens Srl (nella foto il Prof. Luigi Rovati dell’Università di Modena e Reggio) si è costituita il 26/01/2011 ed è il primo Spinoff congiunto tra gli atenei di Modena e Reggio Emilia e di Trento. RSens sviluppa, produce e commercializza sensori innovativi, e a basso costo, per la rivelazione di gas Radon. Il Radon è un gas inodore, incolore e insapore, di origine naturale, riconosciuto dall’O.M.S. come seconda causa per l’insorgenza del tumore al polmone.

RSens Srl ha vinto il primo premio nelle business plan competition Intraprendere a Modena nel 2009 e Start Cup dell’Emilia-Romagna nel 2010. RSens ha vinto, inoltre, i bandi di incubazione Spinner 2013, Aster We Tech Off e Impat Impresa. Nel 2010 ha ottenuto la menzione speciale, da parte di Unicredit e Confindustria, per progetti dell’alta valenza sociale e ambientale nel concorso Il Talento delle Idee. RSens è stata,

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e di diagnostica sui propri trasformatori, nello sviluppo delle quali si sono impegnati laureandi in ingegneria elettronica ed elettrica in possesso della certificazione NI CLAD conseguita presso la NI LabVIEW Academy della stessa Facoltà.

premi di laurea magistrale di 1000 euro ciascuno.

Per accedere alla selezione, i candidati dovranno essere in regola con l’iscrizione alla SIOF, essersi laureati nel periodo 1/1/2010 31/7/2011 e inviare entro il 31/8/2011, insieme alla domanda di partecipazione, il voto e una copia della tesi di laurea alla Segreteria della SIOF. La Giunta della SIOF giudicherà i candidati più meritevoli dell’assegnazione del premio. I vincitori saranno informati per posta elettronica o con altra modalità se da loro richiesto nella domanda di partecipazione, e il risultato sarà pubblicato sul sito web (http://www.siof-ottica.it) della Società.

Sotto la supervisione del Prof. Edoardo Fiorucci e dell’Ing. Antonio Di Pasquale (Analista Progetto Lean Manufacturing) di BTicino, è stato sviluppato dall’Ing. Moreno D’Andrea un sistema automatico di misura in ambiente NI LabVIEW per l’implementazione della caratterizzazione in frequenza degli avvolgimenti dei trasformatori, secondo la tecnica denominata Sweep Frequency Response Analysis (SFRA). A partire da Giugno 2012, la normativa IEC 60076-18 imporrà ai costruttori di trasformatori di aggiungere al bollettino di collaudo anche i risultati di detta caratterizzazione.

ACCREDIA: PUBBLICATO IL DOCUMENTO IAF/ILAC-A5: 03/2011 IN MATERIA DI APPLICAZIONE DELLA ISO/IEC 17011:2004

CERTIFICAZIONE ISO 9001 PER LA Q-TECH SRL DI REZZATO

La Società Q-Tech s.r.l. di Rezzato (BS), start-up del Laboratorio di Optoelettronica di Brescia e socio sostenitore dell’Associazione GMEE, è stata recentemente certificata ISO 9001. Ciò permetterà, tra l’altro, la sua eleggibilità come partner di importanti Società nazionali per progetti nel settore del monitoraggio ferroviario.

Q-Tech, inserita nel polo tecnologico bresciano dell’optoelettronica, progetta e produce sistemi optoelettronici per applicazioni industriali, sistemi di monitoraggio di materiali rotabili su ferrovia, ottiche speciali per illuminazione.

Q-Tech s.r.l. è partner National Instruments.

COLLABORAZIONE TRA IL GRUPPO GMEE DELL’UNIVERSITÀ DELL’AQUILA E BTICINO PER LA CARATTERIZZAZIONE IN FREQUENZA DI TRASFORMATORI ISOLATI IN RESINA

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inoltre, selezionata per partecipare alla StartUp Initiative di Intesa San Paolo, al Technoscouting della regione Lombardia e alla fiera SMAU 2010 nell’ambito dei Percorsi dell’Innovazione.

(Info: luigi.rovati@unimore.it )

COMUNICAZIONI, RICERCA E SVILUPPO DA ENTI E IMPRESE

SIOF – SOCIETÀ ITALIANA DI OTTICA E FOTONICA: PREMI DI LAUREA “GIULIANO TORALDO DI FRANCIA”

La Società Italiana di Ottica Il gruppo BTicino Legrand, presso lo e Fotonica stabilimento Castellalto (TE) (ex Elet(SIOF), presietromeccanica di Marnate) per produta da Ivo duzione di trasformatori MT-BT isolaRendina, nelti in resina, ha avviato una collabol’intento di razione con i ricercatori dell’Unità GMEE della Facoltà di Ingegneria promuovere lo studio e lo svidell’Università dell’Aquila per quan- luppo dell’Ottica e della Fotonito concerne le tematiche di collaudo ca, bandisce per l’anno 2011 2

È stato pubblicato il documento IAF/ILAC-A5:03/2011 – IAF/ ILAC Multi-Lateral Mutual Recognition Arrangements: Application of ISO/IEC 17011:2004, con l’obiettivo di favorire l’omogeneità dei comportamenti degli Enti di accreditamento, per quanto riguarda l’applicazione degli standard in conformità ai quali effettuano la valutazione delle competenze degli Organismi.

La novità più rilevante rispetto alla precedente edizione IAF/ILACA5:04/2009, è l’introduzione del requisito che chiarisce cosa si intenda per critical location per i sistemi di gestione, al punto M.7.5.7.3. Il documento può essere scaricato dal sito: www.accredia.it/UploadDocs/ 1545_IAFILAC_A5032011.pdf.

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MISURE ACUSTICHE E VIBRAZIONALI PER APPLICAZIONI INDUSTRIALI

IL TEMA

A. Lucifredi1, P. Silvestri1, G. Ortenzio1, D. Noceti2, A. Ferraro2, G. Camauli3

Indagine acustica e vibrazionale su un ventilatore installato in velivolo Piaggio p180 per la riduzione dell’emissione sonora

ACOUSTIC AND VIBRATIONAL CHARACTERIZATION FOR NOISE REDUCTION OF A PIAGGIO P180 COCKPIT BLOWER Several measurement techniques can be used together to get a diagnosis in case of acoustic and vibrational analysis. The activity developed in this article deals with an acoustic and vibrational analysis of the Piaggio P180 cockpit blower, in order to find the noise causes and to reduce them.

The analysis has been performed in two steps, the first by performing an experimental modal and operational analysis of the structure around the fan, the second by performing a complete sound intensity analysis in the cockpit, to check if there is a coupling between the two aspects, i.e. if the vibrations of the structure surrounding the installation of the fan should be considered as a factor that significantly contributes to the overall noise emission measured in the cockpit. The results, obtained by using the advanced data processing software LMS TestLab 10, show that there is a correlation between vibrational and acoustic aspects, and sound intensity maps show the main sources of noise on a virtual geometry of the structure.

RIASSUNTO Alcune differenti tecniche di misura possono essere utilizzate congiuntamente per ottenere un’approfondita diagnosi in vari casi di analisi acustica - vibrazionale.

Questo articolo si riferisce a uno studio delle fonti di emissione sonora presenti all’avviamento di un piccolo ventilatore installato sui velivoli P180 realizzati da Piaggio Aero, con lo scopo di definire i principali parametri da tenere in considerazione per eventuali interventi di riduzione del rumore in abitacolo. È stata condotta un’analisi la più completa possibile di tipo sia acustico sia vibrazionale all’interno di un esemplare di velivolo, effettuando sia misure di analisi modale sperimentale e di analisi di risposta forzata del sistema, sia un’indagine approfondita di intensità acustica all’interno dell’ambiente, in modo da verificare se sussiste un accoppiamento fra i due aspetti, ovvero se la vibrazione della struttura che circonda l’installazione dell’estrattore debba essere considerata o meno un elemento che concorre significativamente all’emissione acustica globale rilevata in cabina.

I risultati, ottenuti attraverso l’avanguardia dei software di elaborazione dati TestLab 10 di LMS, evidenziano una effettiva correlazione tra gli aspetti di tipo acustico e vibrazionale; inoltre le mappe cromatiche di intensità acustica mostrano in maniera intuitiva e immediata le principali sorgenti di emissione sonora in cabina.

ANALISI MODALE SPERIMENTALE

Le analisi modali si sono articolate nelle seguenti fasi: preliminare definizione di una serie di punti di misura e conseguente creazione di una geometria della struttura ad essi correlata; acquisizione delle funzioni di risposta in frequenza (FRF) nei punti di misura

fissa la posizione di tre accelerometri di riferimento ove veniva rilevata la risposta, eccitando con un martello strumentato tutti i punti della struttura precedentemente definiti (modalità di indagine rowing hammer). L’analisi deve permettere di individuare in modo corretto i primi modi di vibrare, per cui è stata adottata una geometria di oltre cento punti di misura, in modo da creare una rete di misura sufficientemente fitta da poter riprodurre con precisione le deformate modali d’interesse.

Per ogni punto sono state effettuate tre differenti misurazioni ed è stato salvato l’andamento della FRF media sul software di acquisizione di Test Lab attraverso l’acquisitore portatile di SCADAS III di LMS. Risultati elaborazione dati Sulla base delle funzioni di trasferi-

tramite la tecnica “impact”; estrazione dei parametri modali in termini di frequenze proprie e forme modali.

Modalità di acquisizione dati L’attività è stata svolta secondo la tecnica a impatto (impact testing), il metodo più utilizzato per trovare i modi caratteristici di un sistema meccanico. Le misure sono state effettuate mantenendo

Figura 1 e Figura 2 – Analisi modale 1

Università di Genova Piaggio 3 LMS 2

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IL TEMA

mento acquisite è stata calcolata la SUM FRF (somma delle FRF rappresentativa del comportamento globale del sistema) che viene utilizzata dagli algoritmi LMS polyMAX e Time MDOF in fase di estrazione.

A partire da tale funzione sono stati estratti i modi di vibrare propri più significativi, effettuando un’analisi in intervalli di frequenza, ai fini di una maggiore precisione, utilizzando i due algoritmi citati in precedenza. Sono state trovate oltre 10 forme modali nel range di frequenza di analisi (0-1024 Hz), per ciascuna delle quali il software permette di visualizzare la deformata operativa sulla geometria virtuale creata.

stema, è importante conoscere il suo comportamento sotto l’azione di carichi dinaFigura 3 – Risultati dell’analisi modale mici, ovvero quale frequenza naturale sia predominante nella sua risposta. Per acquisizione LMS SCADAS MOBILE a l’analisi dei modi operativi (opera- 8 canali; per condurre le acquisizioni tional deflection shapes), a estratto- si è utilizzato il modulo Spectral re acceso in cabina, si sono utiliz- Acquisition di LMS Test Lab. I punti di zati due accelerometri triassiali che misura sulla struttura ove sono stati sono stati spostati in determinati condotti rilievi triassiali di vibrazione punti della struttura, più un terzo definiscono una geometria uguale a accelerometro, utilizzato in qualità quella utilizzata per l’analisi modale. di riferimento e posizionato in un Si è adottata una frequenza di banda punto fisso (in tal modo il software è pari a 2 048 Hz e un numero di linee in grado di fasare le misure avvenu- spettrali pari a 4 096. Attraverso l’opzione “Time recording during te in instanti differenti). spectral acquisition” sono state inoltre salvate le “time histories” di tutti i LA RISPOSTA FORZATA Allestimento segnali campionati (Throughput per l’acquisizione dati DEL SISTEMA Il sistema di misura utilizzato in tale Data). La durata di ciascuna acquisiEstratti i parametri modali di un si- attività è costituito dal Front-End di zione è stata di 20 s.

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creazione del rumore, e (ii) evidenziare o meno una correlazione fra i fenomeni di tipo acustico e quelli vibrazionali analizzati in precedenza. Al termine Figura 4 – Modi operativi dell’analisi, sarà Post-processamento dati svolta un’indagine finale a spettri Da ciascuna time history è stato possi- incrociati per valutare se sussiste corribile calcolare gli spettri di ciascun spondenza o meno fra le frequenze crisegnale attraverso l’algoritmo FFT tiche trovate nei due casi.

(Fast Fourier Transform). Di seguito si riporta la funzione inviluppo di tutti i Condizioni di utilizzo cross spettri, che evidenzia la fre- della sonda intensimetrica quenza fondamentale di eccitazione La sonda d’intensità acustica in utilizzo dovuta all’accensione della forzante è un modello realizzato da LMS che ventilatore. È così possibile visualiz- sfrutta il principio dell’approssimaziozare le deformate operative di inte- ne per differenza finita: utilizzando resse sulla geometria virtuale, per ren- due microfoni ravvicinati, si può ottedere possibile un confronto con le nere un’approssimazione lineare valuforme modali ricavate in precedenza tando la differenza di pressione tra i e per trovare quale modo di vibrare due microfoni e dividendo per la loro proprio della struttura è eccitato dalla distanza di separazione. sorgente.

La sonda è poi collegata a un analizzatore bicanale in quanto, affinché la misura abbia senso, i valori della presL’INTENSITÀ ACUSTICA sione devono essere rilevati dai due COME STRUMENTO D’INDAGINE microfoni contemporaneamente nel caso in esame è stata collegata all’acPer una panoramica più delineata sulle quisitore SCADAS che mette a disposisorgenti più evidenti di rumore, sono zione 8 canali. Normalmente i due state effettuate diverse misurazioni con microfoni sono separati da un distanuna sonda d’intensità acustica a estrat- ziatore tanto più lungo quanto più bassa tore attivato. L’elaborazione dati è è la frequenza sonora. La peculiarità di questo strumento consiste però nella “direzionalità”: il valore d’intensità acustica misurato è funzione dell’angolo fra l’asse della sonda e la direzione del vettore intensità, in modo tale da percepire solo la componente proiettata sull’asse Figura 5 – Modi operativi della sonda. La sonda è dunque in stata svolta con l’ausilio di un apposito grado di localizzare le sorgenti. modulo del programma Test Lab 10 di LMS. Lo scopo dell’attività è stato dupli- Applicazione dell’intensità ce: (i) verificare quanto influisce il per- acustica in cabina corso fluidodinamico dell’aria sulla Per ottenere i valori d’intensità acustica

Figura 6 e Figura 7 – Intensità acustica

prodotti da una generica sorgente esistono due metodi di misura: a punti discreti e a scansione. Nel caso in esame, sono state eseguite misure d’intensità acustica su parte del pavimento della cabina piloti e sulle superfici laterali che, essendo di dimensioni contenute, hanno consentito di scegliere il metodo di misurazione a punti discreti realizzando una superficie di misura conforme alla normativa ISO 9614-1.

Per quanto riguarda i criteri di scelta della superficie di misura è necessario scegliere la superficie in modo tale da essere la più regolare possibile e capace d’individuare nello spazio un numero preciso di punti, sui quali poi andare a determinare le componenti del vettore intensità acustica. Sulla base di quanto detto, e per ovvie ragioni di accessibilità della sorgente in esame, si è scelta una mesh acustica di forma rettangolare, analoga al reticolo in precedenza creato per l’analisi strutturale.

Nel momento in cui ogni punto acquisito mediante la sonda ha una corrispondenza con i punti del reticolo memorizzato nel software, è possibile elaborare i dati in un apposito modulo di Test Lab. Tale software permette di visualizzare gli spettri di tre diverse grandezze acustiche, ovvero pressione sonora (in termini di autopower o di SPL), intensità acustica e velocità delle particelle, e le rispettive mappe cromatiche, di più immediata interpretazione.

A titolo esemplificativo si riporta lo spettro relativo al parametro intensità acustica (Li) corredato di mappa di intensità, nel range di frequenza

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tura. È quindi d’interesse la precedente analisi di forme modali e modi operativi, poiché un’eventuale soluzione costruttiva che impedisca all’accensione del cockpit blower di eccitare le frequenze proprie dei pannelli della struttura ridurrebbe ulteriormente l’emissione sonora (già comunque di bassa entità) nell’ambiente.

CONCLUSIONI

La presente attività ha evidenziato le potenzialità dell’utilizzo congiunto di diverse tecniche di Figura 8 e Figura 9 – Intensità acustica misura per affrontare un problema di carattere globale 0 – 2 048 Hz. acustico-vibrazionale in termini di diaAi fini di un migliore approfondimento gnostica e monitoraggio. La tecnica deldel fenomeno, è possibile selezionare, l’intensità acustica permette sia di stia partire dagli spettri, bande di fre- mare la potenza sonora emessa in ogni quenza di interesse, e ricalcolarne condizione operativa di interesse, sia di parametri acustici e mappe. Ciò è utile localizzare tramite mappe cromatiche poiché consente di stimare i singoli con- su modelli geometrici virtuali le princitributi delle sorgenti all’interno di bande pali fonti di emissione in un determinacentrate sui picchi più significativi. Ne to ambiente, mentre l’analisi di tipo risulta una localizzazione della sorgen- strutturale (analisi modale e modi opete nella zona circostante allo scomparto rativi) risulta un elemento complementain cui è installato l’estrattore e una fonte re nella ricerca delle cause, in quanto di rumore anche in corrispondenza del permette di stimare il grado di influenza percorso delle condotte che convoglia- che ha l’aspetto vibrazionale sul fenono il fluido al di fuori della cabina. meno acustico globale.

Infine si è scelto di effettuare un confronto fra gli spettri ricavati nell’analisi dei modi operativi e in quella acustica, Aleramo Lucifredi è in modo tale da evidenziare il grado di laureato in Ingegneria correlazione fra le frequenze di picco meccanica. Ha svolto ritrovate nelle due indagini. Si è scelto di cerca all’Università di incrociare gli spettri di intensità e della Stanford. È Direttore del risposta forzata attraverso una semplice Dipartimento di Meccaniimplemetazione in Matlab: lo spettro ca e Costruzione delle incrociato dà la conferma che, come Macchine dell’Università di Genova. presumibile, i fenomeni vibratori e quel- Responsabile del Laboratorio di Meccali acustici sono fortemente correlati, per nica generale e meccanica delle vibracui nell’emissione acustica globale i pic- zioni, e Professore ordinario di Meccachi rilevati hanno una forte componente nica applicata alle macchine. Presidendi rumore dovuto al funzionamento te del Gruppo nazionale di meccanica intrinseco della forzante, ma anche una applicata, è autore di testi universitari, componente vibratoria importante, diret- contributi a libri e enciclopedie, numetamente rilevabile sui pannelli della strut- rose pubblicazioni scientifiche.

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Addio, Sigfrido Giovedì 12 Maggio 2011 ci è mancato il Prof. Sigfrido Leschiutta, insigne metrologo e grande umanista.

Fra le tante importanti cariche del Prof.

Leschiutta citiamo il ruolo di Professore Ordinario di Misure Elettriche e Metrologia al Politecnico di Torino, l’afferenza all’Accademia delle Scienze Torinese, la passata Presidenza dell’Istituto Elettrotecnico Nazionale Galileo Ferraris (ora I.N.Ri.M.), il ruolo di membro del CIPM di Presidente del CCE. Il Prof. Leschiutta è stato, fin dalla sua nascita, membro del Comitato Scientifico del Congresso “Metrologia e Qualità”. Tra i suoi interessi di ricerca, gli orologi atomici, i sistemi di navigazione satellitari, la storia degli apparecchi elettrici, la musica. È stato autore di cinque libri e di centinaia di articoli scientifici.

La Rivista Tutto_Misure deve al Prof.

Leschiutta dieci anni di fervente e appassionata collaborazione, con articoli profondi e sagaci, che rivelano la sua conoscenza, la sua curiosità e l’amore per la scienza e l’umanesimo. È autore dell’apprezzatissimo Quaderno del GMEE “Il tempo nell’età delle Cortigiane”.

Chi l’ha conosciuto e frequentato riconosce al Prof. Leschiutta doti superiori di scienziato e di grande uomo di alta cultura, il tutto unito ad una grande affabilità e senso dell’amicizia, sempre pronto ad scolare e consigliare per il bene comune della crescita culturale della metrologia e della scienza delle misure.

Dice Mario Savino, già Presidente del GMEE: “Con Sigfrido muore un pezzo significativo della nostra storia, uno scienziato che deve rimanere nei nostri ricordi come esempio di impegno, rettitudine e grande umanità. Egli sapeva conciliare la speculazione scientifica con l’amore, l’arte, la musica, il misticismo. Mi legavano a lui una sincera amicizia e un’immensa stima e fui particolarmente contento quando mi volle nel Consiglio Scientifico dell’IEN-GF nel momento in cui ne divenne Presidente.

Sotto la Sua guida l’Istituto ebbe un significativo impulso e per me fu un’esperienza molto formativa”.

A nome della Redazione e di tutta la comunità scientifica dei lettori di Tutto_Misure vadano alla famiglia i sensi della nostra vicinanza e della nostra gratitudine a Sigfrido per quanto ha saputo darci.

Il Direttore

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MISURE ACUSTICHE E VIBRAZIONALI PER APPLICAZIONI INDUSTRIALI

IL TEMA

Claudio De Capua, Rosario Morello

Misure per la valutazione dell’esposizione dei lavoratori a rischi indotti da vibrazioni meccaniche Vibrazioni mano-braccio e vibrazioni al corpo intero

MEASUREMENTS FOR RISK ASSESSMENT ABOUT WORKER EXPOSURE TO MECHANICAL VIBRATIONS - HAND-ARM AND WHOLE-BODY VIBRATION

Repeated exposure to high vibration levels, with the passing of time, may be cause of the onset of specific pathologies affecting neurological and skeletal systems, or cause of muscle-skeletal pains at limbs and/or spine. In this sight, Standards and international regulations fix exposure limits in order to minimize possible risks for human health. In the present paper, the authors focus attention on the worker safety issue with reference to the human exposure to vibrations due to mechanical tools. To this aim, two measurement systems are proposed for the assessment of safety requirements during the use of vibrating tools for the hand-arm and whole-body vibration exposure respectively. Each measurement system is able to acquire and estimate the daily exposure to vibration according to the guidelines of Standards ISO 5349 and ISO 2631-1.

RIASSUNTO

L’esposizione continuata ad elevati livelli di vibrazione, col passare del tempo, può facilitare l’insorgere di patologie che interessano i sistemi neurologico e vascolare, o causare problemi al sistema muscolo-scheletrico degli arti e della colonna vertebrale. A tal proposito Standard e regolamenti impongono limiti di esposizione allo scopo di ridurre possibili rischi per la salute. Nel presente lavoro gli autori rivolgono l’attenzione alla sicurezza nei luoghi di lavoro con riferimento ai rischi derivanti dall’esposizione a vibrazioni meccaniche. Allo scopo sono proposti due sistemi di misura per la verifica dei requisiti di sicurezza riguardanti l’esposizione a vibrazioni rispettivamente del sistema mano-braccio e del corpo intero degli operai durante l’utilizzo di sistemi e macchine vibranti. I sistemi di misura progettati sono in grado di acquisire e stimare l’esposizione giornaliera alle vibrazioni in accordo alle linee guida degli Standard ISO 5349 e ISO 2631-1.

VIBRAZIONI MANO-BRACCIO E VIBRAZIONI AL CORPO INTERO

La prevenzione degli incidenti e la sicurezza sui luoghi di lavoro obbligano i datori a prendere precauzioni attraverso dispositivi atti a salvaguardare la salute del lavoratore.

Oggi nuove metodologie e macchinari sempre più sofisticati permettono di migliorare la qualità del lavoro, mentre leggi, regole, direttive e standard provvedono a garantire la sicurezza tutelando sempre più il lavoratore. Spesso gli operai di fab-

In maniera analoga l’uso di trattori, escavatori, autocarri, camion, bus, gru e mezzi cingolati in generale espone la colonna vertebrale del guidatore a stress e ripetuti traumi. L’uso di tali veicoli spesso rientra nelle specifiche mansioni giornaliere di operai e lavoratori, rappresentando la principale causa dell’esposizione a vibrazioni meccaniche del corpo intero (WBV) [5-6]. Con tale termine si suole indicare la vibrazione trasmessa all’intero corpo dovuta ad agenti fisici. Si tratta sostanzialmente di due diversi meccanismi di interazione che interessano il corpo umano e l’esposizione a vibrazioni, in entrambi i casi tuttavia tale esposizione è ritenuta essere la causa di specifiche patologie.

Nel dettaglio studi e ricerche condotte in campo medico su operai che nel corso della loro attività lavorativa hanno utilizzato abitualmente questo tipo di macchinari, hanno rilevato una chiara correlazione tra l’esposizione continua alle vibrazioni indotte e l’insorgere di specifiche patologie riguardanti il sistema mano-braccio e/o la colonna vertebrale [7-8]. Da tali studi è risultata una elevata predisposizione da parte di tali lavoratori a soffrire di dolori scheletrico/muscolari agli arti superiori, debolezza muscolare o di specifiche patologie quali ‘dita bianche’, Sindrome del Tunnel Carpale, Sindrome da vibrazione al sistema mano-braccio, e ancora con riferimento alla colonna vertebrale ernie al disco, dolori muscolari, lesioni al sistema muscolo-scheletrico, dolori a collo e spalle. Altri effetti possono interessare il sistema circolatorio e l’apparato digestivo.

I rischi alla salute tipicamente aumen-

briche, fattorie, fonderie o cantieri nell’esercizio del loro lavoro sono tenuti a utilizzare macchinari vibranti a presa manuale, come martelli pneumatici, motoseghe, smerigliatrici, motozappe. Il meccanismo di funzionamento di simili dispositivi è causa inevitabilmente di vibrazioni che si trasmettono dallo strumento a dita, mani, braccia e spalle [1-3]. La profondità della trasmissione delle vibrazioni lungo il sistema manobraccio dipende sostanzialmente Dip. DIMET, Univ. “Mediterranea” dall’intensità, dalla frequenza e di Reggio Calabria claudio.decapua@unirc.it dalla direzione del movimento [4].

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N. 02ƒ ; 2011 tano con l’intensità delle vibrazioni trasmesse e la durata dell’esposizione. La profondità di propagazione è invece funzione della frequenza dell’accelerazione trasmessa, della superficie del corpo interessata e della postura del soggetto. In definitiva durata, intensità, frequenza, e direzione di vibrazione concorrono alla determinazione degli effetti sul corpo umano. Tali patologie costituiscono semplicemente i principali sintomi indotti dall’uso di macchinari a vibrazione e a percussione, e i loro effetti possono manifestarsi anche a distanza di anni dal termine dell’attività lavorativa. Diversamente, alcuni sintomi possono invece scomparire nel tempo in seguito all’interruzione dell’uso di tali macchine, tuttavia nei casi più gravi gli effetti possono diventare cronici.

Negli ultimi anni in ambito nazionale e internazionale sono state emanate diverse direttive e leggi allo scopo di fissare dei limiti di riferimento per l’esposizione alle vibrazioni, onde prevenire o quantomeno ridurre i rischi di lesioni inducendo così i datori di lavoro ad attuare idonee misure atte a verificare l’intensità e il tempo di esposizione alle vibrazioni per gli operai. Tuttavia è bene precisare che, nonostante la chiara correlazione tra l’esposizione a vibrazioni e l’insorgenza delle patologie suindicate, non esistono ad oggi relazioni quantitative circa la determinazione dei danni. L’Organizzazione Mondiale della Sanità suggerisce il ricorso ad azioni preventive sui luoghi di lavoro al fine di prevenire rischi per la salute. Perciò a titolo precauzionale la Direttiva Europea 2002/44/EC determina i requisiti minimi di sicurezza per la salute dei lavoratori esposti ai rischi derivanti da agenti fisici, fissando specifici limiti di esposizione giornaliera [9]. Due i limiti previsti dalla Direttiva. Il primo rappresenta un valore di attenzione, superato il quale sono necessarie specifiche azioni correttive al fine di ridurre i livelli di esposizione. Il secondo è invece un valore di allarme, il cui superamento richiede che il lavoratore arresti l’utilizzo di qualsiasi mezzo o veicolo che possa esporlo a vibrazioni. L’esposizione giornaliera è stimata attraverso la somma di diversi contributi durante l’attività lavorativa.

La verifica del superamento dei limiti imposti richiede pertanto di munire chi utilizza simili strumenti vibranti di opportuni dispositivi capaci di misurare ed analizzare l’esposizione giornaliera alle vibrazioni. Gli standard ISO 5349 e ISO 2631-1 definiscono le metodologie di misura per la stima della esposizione umana alle vibrazioni al sistema mano-braccio e al corpo intero rispettivamente, fornendo inoltre specifiche linee guida circa la stima degli effetti. Di seguito sono descritti due distinti sistemi di misura per la misura e l’analisi dell’esposizione alle vibrazioni indotte al sistema mano-braccio e al corpo intero in accordo alle linee guida degli Standard ISO [10-15]. I sistemi sono in grado di acquisire informazioni e dati al fine di identificare l’utente, e successivamente stimare l’esposizione alle vibrazioni nel corso dell’attività giornaliera. I dispositivi sono stati progettati al fine di garantire la sicurezza sui luoghi di lavoro con riferimento all’esposi-

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secondo dispositivo di memoria a sola lettura, il cui scopo è quello di memorizzare le informazioni metrologiche del sistema di misura. Un set di led e un display consentono all’operaio di tenere costantemente sotto controllo lo stato di assorbimento SISTEMA DI MISURA PER LA STIMA DELL’ESPOSIZIONE delle vibrazioni. Nel caso in cui i limiti di sicurezza previsti dalla Direttiva MANO-BRACCIO [9] dovessero essere superati, il sisteALLE VIBRAZIONI ma avvisa l’utente con un messaggio Il primo sistema di misura realizzato è sul display seguito da un segnale di in grado di verificare l’esposizione allarme acustico che induce l’operaio umana a vibrazioni indotte al sistema a sospendere l’uso della macchina. mano-braccio. In Fig. 1 è possibile osservare il relativo schema a blocchi.

Tre accelerometri MEMS capacitivi (MS-7010 Calibrys) sono disposti ortogonalmente lungo le direzioni di un sistema di assi cartesiani x, y, z mediante un supporto rigido che deve essere indossato dall’operaio che utilizza l’utensile vibrante (Fig. 2). L’unità di acquisizione è stata separata dalla scheda di elaborazione, mediante un sistema di cavi, allo scopo di ridurre possibili contributi di rumore causati da vibrazioni trasmesse agli elementi circuitali. Un circuito di condizionamento ha il compito di amplificare il segnale analogico di Figura 1 – Schema a blocchi tensione in uscita dai trasduttori. Successivamente, il segnale amplificato viene filtrato per ridurre gli effetti del rumore, dovuti allo stesso movimento dei cavi, e quindi digitalizzato mediante un convertitore A/D a 16 bit.

Di seguito il segnale è inviato ad un’unità DSP che ha il compito di elaborare i dati acquisiti attraverso un l’algoritmo in grado di stimare l’esposizione giornaliera alle vibrazioni a cui è sottoposto l’operaio, in accordo con le linee guida dello Standard ISO 5349, [12-13].

Il sistema è stato inoltre dotato di due dispositivi di memoria (Maxim i-ButFigura 2 – Sistema di misura ton). Un primo dispositivo ha il compito di immagazzinare le informazioni e i dati relativi all’operaio. Ciascun SISTEMA DI MISURA lavoratore è dotato di un proprio di- PER LA STIMA DELL’ESPOSIZIONE spositivo di memoria in grado di A CORPO INTERO memorizzare i propri dati e i contri- ALLE VIBRAZIONI buti di esposizione alle vibrazioni durante l’intera giornata lavorativa. Il secondo sistema di misura realizzaSeguendo le linee guida dello Stan- to è di ridotte dimensioni e può essedard IEEE 1451, è stato aggiunto un re indossato dal lavoratore durante lo zione ad agenti fisici, attraverso la verifica del rispetto dei limiti di esposizione previsti dalla Direttiva europea [16-17].

IL TEMA

svolgimento della quotidiana attività lavorativa, senza limitarne la libertà di movimento. Il dispositivo è in grado di stimare i livelli di vibrazione trasmessi alla schiena, valutandone il rispetto delle prescrizioni di sicurezza. Il sistema è stato progettato in conformità allo Standard ISO 8041 [15].

Lo scopo è assistere il lavoratore durante l’utilizzo di sistemi vibranti determinando i possibili rischi alla salute. Nel dettaglio il sistema in Fig. 3 si compone di un Pocket PC (HP iPAQ h2210), una CompactFlash data acquisition card (National Instruments CF-6004 DAQ), e un sensore isotropico di accelerazione (n. 3 PCB PiezotronicsINC. 393B04). Una applicazione, sviluppata in ambiente LabVIEWTM PDA Module, consente al palmare di comunicare con la scheda di acquisizione e successivamente di elaborare i dati acquisiti mediante gli algoritmi implementati. Il sensore è stato realizzato attraverso tre accelerometri disposti lungo i tre assi ortogonali di un sistema cartesiano. L’asse z è orientato lungo la direzione della colonna vertebrale, rappresentando l’asse di riferimento per la valutazione dei rischi alla schiena. Il sensore è indossato dall’operatore attraverso una cintura addominale. I livelli di accelerazione, acquisiti a una frequenza di campionamento di 100 kS/s mediante un convertitore A/D a 14-bit, sono memorizzati nella memoria interna del palmare e successivamente elaborati al fine di stimare il valore dell’esposizione giornaliera alle vibrazioni in accordo con quanto previsto dalla ISO 2631-1 [10]. Un pratico pannello di controllo sul display del Pocket PC consente all’operatore di ottenere utili informazioni circa il possibile superamento dei massimi livelli tollerabili di esposizione. Un diagramma mostra l’andamento dei livelli di accelerazione espressi in valore efficace, mentre un insieme di spie luminose ne caratterizza lo stato di rischio, vedi Fig. 4.

In accordo con quanto previsto dalla Direttiva europea, un primo led (di colore verde) consente di verificare se i livelli di esposizione sono conformi con il valore di azione, garantendo

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N. 02ƒ ; 2011 l’assenza di rischi per il lavoratore. Un secondo led (di colore giallo) indica la zona di attenzione, ovvero il caso in cui il livello di assorbimento delle vibrazioni supera il valore di azione ma è inferiore al limite di esposizione. In tale circostanza la normativa richiede di intraprendere opportune azioni correttive onde ridurre i livelli di esposizione. In ultimo, un terzo led (di colore rosso) illuminandosi segnala la zona di allarme e quindi il superamento del limite di esposizione. In tal caso l’operaio deve sospendere per l’intero giorno qualsiasi attività lavorativa che preveda l’esposizione a vibrazioni. Ulteriori indicatori consentono all’utente di visualizzare sia il valore di esposizione giornaliera alle vibrazioni mediato nelle otto ore lavorative A(8) che il valore di dose assorbita di vibrazione VDV. Tali valori sono ottenuti ricavando il massimo tra i singoli contributi lungo ciascun asse i-esimo: A i (8) = k i a wi Te / 8 [m/s 2 ]

VDVi = k i 4

T

∫o (awi ( t ) 4 dt 4 Te / Tm [m/s1.75 ]

ove ki è un fattore di correzione per il singolo asse i-esimo; a wi rappresenta il valore efficace dell’accelerazione pesata in frequenza in accordo con quanto previsto dalla ISO 2631-1; Te il tempo effettivo di esposizione alla vibrazione espresso in unità di ore; e Tm il tempo di misurazione. I due valori consentono di fornire informazioni complementari sull’esposizione alle vibrazioni. In particolare il valore di dose assorbita consente, in presenza di transitori e vibrazioni impulsive, di ottenere una migliore indicazione circa i rischi da esposizione. Un ulteriore indicatore mostra infine una stima del tempo rimanente per l’utilizzo in sicurezza del veicolo senza che l’operaio possa incorrere in possibili rischi alla salute. I valori così stimati in accordo all’incertezza di misura sono posti a confronto con i rispettivi limiti fissati dalla Direttiva 2002/44/EC attraverso un algoritmo di decision making, garantendo così il rispetto dei requisiti di sicurezza previsti dalla normativa.

Figura 3 – Sistema di misura

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Figura 4 – Interfaccia utente

N. 02ƒ ;2011 1. E V Golysheva et al., “Vibration protection for an operator of a hand-held percussion machine”, Journal of Sound and Vibration, n° 274, pp. 351-367, Elsevier 2004.

2. T J Armstrong et al., “Exposure to forceful exertions and vibration in a foundry”, International Journal of Industrial Ergonomics, n° 30, pp. 163-179, Elsevier 2002.

3. L Burstrom and A Sorensson, “The influence of shock-type vibrations on the absorption of mechanical energy in the hand and arm”, Journal of Industrial Ergonomics, n° 23, pp. 555-594, Elsevier 1999.

4. Y Aldien et al., “Influence of hand forces and handle size on power absorption of the human hand-arm exposed to z-axis vibration”, Journal of Sound and Vibration, n° 290, pp. 1015-1039, Elsevier 2006.

5. Paddan, G.S. & Griffin, M.J. (2002) “Effect of seating on exposures to wholebody vibration in vehicles”, Journal of Sound and Vibration, 253(1), pp. 215241.

6. H. Seidel, R. Bluethner, B. Hinz (2004) Effects of sinusoidal whole-body vibration on the lumbar spine: the stress-strain relationship, International Archives of Occupational and Environmental Health Journal, Springer Journal, ISSN 0340-0131, pp. 207-223.

7. M D Pottenger and P Benhaim, “Vibration absorbing brace for study of workrelated upper extremity musculoskeletal disorders”, Engineering in Medicine and Biology Society, 26th Annual International Conference of the IEEE, Vol. 1, pp.

2466 – 2469, 1-5 Sept. 2004.

8. L Gerhardsson et al., “Vascular and nerve damage in workers exposed to vibrating tools: The importance of objective measurements of exposure time”, Journal of Applied Ergonomics, n° 36, pp.

55-60, Elsevier 2005.

9. European Directive 2002/44/EC, “On the minimum health and safety requirements regarding the exposure of workers to the risks arising from physical agents (vibration)”, European Parliament and the Council of the European Union, Official Journal of the European Communities, OJ L177, p13, July 2002.

10. ISO 2631-1, “Mechanical vibration and shock – Evaluation of human exposure to whole-body vibration”-Part 1: Gene-

ral requirements, 1997.

11. ISO 5348, “Mechanical vibration and shock – Mechanical mounting of accelerometers”, 1998.

12. ISO 5349-1, “Mechanical vibration – Measurement and evaluation of human exposure to hand-transmitted vibration – Part 1: General requirements”, 2001.

13. ISO 5349-2, “Mechanical vibration – Measurement and evaluation of human exposure to hand-transmitted vibration – Part 2: Practical guidance for measurement at the workplace”, 2001.

14. ISO 8662, “Hand-held portable power tools – Measurement of vibrations at the handle”, 1998.

15. ISO 8041, “Human response to vibration – Measuring instrumentation”, 2005.

16. R. Morello, C. De Capua, A. Meduri, “A Wireless Measurement System for Estimation of Human Exposure to Vibration During the use of Hand-Held Percussion Machines”, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, Vol. 59; P. 2513-2521, ISSN: 0018-9456.

17. R. Morello, C. De Capua, “A Wearable Measurement System for the Risk Assessment due to Physical Agents: Whole Body Mechanical Vibration Injuries”, Springer Book “Wearable and Autonomous Biomedical Devices and Systems for Smart Environment”, BERLIN: SPRINGER, ISBN/ISSN: 978-3-64215686-1.

Claudio De Capua si è Laureato in Ingegneria Elettrotecnica e ha conseguito il Dottorato di Ricerca in Ingegneria Elettrotecnica presso l’Università Federico II di Napoli. Nel 2010 è risultato vincitore del concorso per un posto di Professore Ordinario presso l’Università Mediterranea di Reggio Calabria. Dal 2008 è Coordinatore del Collegio dei Docenti del Dottorato di Ricerca in Ingegneria dell’Informazione dell’Università Mediterranea di Reggio Calabria. I principali campi di interesse comprendono la Progettazione, realizzazione e analisi metrologica delle prestazioni dei sistemi di misura automatici, le Misure di potenza in condizioni non sinusoidali, le Misure per la qualificazione di azionamenti elettrici a velocità variabile e le Misure per l’uomo e per l’ambiente.

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RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

IL TEMA

Rosario Morello ha conseguito la Laurea in Ingegneria Elettronica nel 2002 con il massimo dei voti presso l’Università Mediterranea di Reggio Calabria. È Dottore di Ricerca in Ingegneria Elettrica e dell’Automazione dal 2006. Dal 2005 è docente a contratto di Misure Elettriche ed Elettroniche, e svolge attività di ricerca presso l’Università Mediterranea di Reggio Calabria. Si occupa di sistemi di misura, reti distribuite di sensori, taratura e riferibilità metrologica, biomedica, algoritmi di decision-making, incertezza di misura, elaborazione di segnali, monitoraggio ambientale, power quality.

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GLI ALTRI TEMI

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TRASFERIMENTO TECNOLOGICO Marco De Paolis

Le Università e i brevetti secondo il Codice della proprietà industriale 1

UNIVERSITIES AND PATENTS ACCORDING TO THE ITALIAN INDUSTRIAL PROPERTY CODE

The article aims at providing information on the types of protection provided by Italian law for research works, indicating the general rules for patents. The second part introduces a brief comment about the company law solutions useful to make a research project in a company (spin-off).

RIASSUNTO

L’articolo ha lo scopo di fornire informazioni sulle forme di tutela previste dall’ordinamento italiano per i risultati dell’attività di ricerca, indicando gli aspetti generali della disciplina giuridica dei brevetti. Nella seconda parte sono brevemente presentati gli strumenti che il diritto societario ha messo a disposizione per trasformare un progetto di ricerca in impresa (spin-off).

LA PROPRIETÀ INTELLETTUALE COME RISULTATO DELLA RICERCA

procedimento, nonché di usare, mettere in commercio, vendere o importare a tali fini il prodotto ottenuto con il procedimento in questione. È bene precisare, in considerazione dell’accenno sopra esposto, che le idee inventive sono distinte in tre categorie: • invenzioni di prodotto, che hanno ad oggetto un nuovo prodotto materiale (es. un macchinario); • invenzioni di procedimento che, secondo il testo dell’art. 2585 c.c.3 possono consistere in un nuovo metodo di produzione di beni già noti, in un nuovo processo di lavorazione industriale, in un nuovo dispositivo meccanico; • invenzioni derivate, che sono una derivazione di una precedente invenzione. Queste si diversificano, a loro volta, in invenzioni di combinazione (combinazione di altre invenzioni così da ricavarne un trovato tecnicamente nuovo), in invenzioni di perfezionamento (miglioramento di un’invenzione precedente attraverso la sua modifica) e in invenzioni di traslazione (nuovo utilizzo di una sostanza o di una composizione di sostanze già note).

getto di brevetto solo se abbiano specifici requisiti, quali la liceità, la novità, l’attività inventiva e l’industrialità. Dei suddetti presupposti sono meritevoli di alcune note i seguenti.

Un’invenzione è considerata nuova se non rientra nello “stato della tecnica”, ovvero tutto ciò che sia comunque accessibile4 al pubblico, in Italia o all’estero, prima della data di deposito della domanda di brevetto (art. 46 c.p.i.). Per verificare con esattezza il carattere di novità dell’invenzione sono opportune accurate ricerche di anteriorità, mediante le quali si ha la possibilità di (i) dettagliare i contenuti delle rivendicazioni, (ii) evitare conflitti con brevetti di terzi, (iii) acquisire un significativo patrimonio di conoscenze, (iv) ottimizzare gli sforzi e i fondi dedicati alla ricerca, (v) individuare quanti già operano nell’ambito della soluzione proposta che possono rappresentare potenziali licenziatari o concorrenti. Tali incombenze possono essere affidate, in considerazione della complessità e della necessità del più ampio approfondimento, a un professionista esperto nella materia, come un avvocato.

L’attività inventiva, invece, sussiste quando a una persona esperta del ramo l’invenzione non risulta in modo evidente dallo stato della tecnica (art. 48 c.p.i.). L’invenzione deve essere originale ed emergere nell’ambito di un momento creativo, senza che possa essere ovvia a una persona esperta del ramo cui l’invenzione appartiene. La stima dell’attività inventiva, spesso complessa, deve considerare lo stato della tecnica più vicino, individuando il pro-

L’attività di ricerca consente frequentemente di pervenire a nuove soluzioni di uno specifico problema tecnico, suscettibili di avere un’applicazione nel settore della produzione di beni e/o servizi. Il brevetto è il titolo giuridico che conferisce al titolare il diritto esclusivo e temporaneo di produrre, utilizzare e vendere questa nuova soluzione tecnica nello stato in cui il brevetto è stato richiesto e successivamente concesso2. Nel brevetto sono compresenti due diversi diritti: (i) lo sfruttamento commerciale dell’invenzione e (ii) l’impedimento a terzi di produrre o commercializzare la stessa senza il consenso del titolare.

Nello specifico, il soggetto che abbia ottenuto un brevetto potrà disporre in via esclusiva: • se l’oggetto del brevetto è un prodotto, del diritto di vietare ai terzi, salvo il proprio consenso, di produrre, usare, mettere in commercio, vendere o importare a tali fini il prodotto in questione; • se l’oggetto del brevetto è un procedi- I REQUISITI DEL BREVETTO Avvocato in Brescia mento, del diritto di vietare ai terzi, senza autorizzazione, di applicare il I trovati suddetti possono diventare og- marcodepaolis@alice.it

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N. 02ƒ ;2011 blema oggettivo cui l’invenzione intende dare soluzione, e valutando l’originalità della soluzione proposta.

L’industrialità, infine, è insita in un’invenzione che può essere fabbricata o utilizzata in qualsiasi genere d’industria, compresa quella agricola (art. 49 c.p.i.).

Vanno pertanto esclusi dalla brevettabilità i trovati non suscettibili di sfruttamento industriale.

I VANTAGGI DEL BREVETTO

Il titolare di un brevetto ottiene una tutela giuridica che ha un contenuto sia morale sia patrimoniale. Da un lato, egli ha diritto a essere riconosciuto come autore dell’invenzione (art. 62 c.p.i.) e, dall’altro, può sfruttare economicamente in via esclusiva il proprio trovato. Quest’ultimo diritto è trasferibile a terzi (art. 63 c.p.i.).

Il brevetto ha una durata di vent’anni a decorrere dalla data del deposito della domanda presso l’Ufficio Brevetti e non può essere rinnovato alla scadenza. Ne consegue che, allo scadere del termine ventennale, l’uso della soluzione inventiva è libero. È possibile perdere prima della scadenza del termine suddetto il diritto di esclusiva qualora sia dichiarata la nullità del brevetto (art. 76 c.p.i.) o sia sopraggiunta una causa di decadenza dello stesso (art. 70 c.p.i.).

In sintesi, la legge concede, su domanda e previo pagamento delle tasse di deposito e mantenimento, una posizione di esclusiva per l’attuazione e lo sfruttamento dell’invenzione, fatte salve alcune forme di libera utilizzazione dell’invenzione da parte di terzi per scopi privati e non commerciali (art. 68, comma 1, c.p.i.). L’esclusiva comprende non solo la fabbricazione, ma anche il commercio e l’importazione dei prodotti cui l’invenzione si riferisce (art. 66, comma 2, c.p.i.). In ambito commerciale l’esclusiva si esaurisce con la prima immissione in circolazione del prodotto brevettato.

La concessione del brevetto presuppone il deposito di una specifica domanda di brevetto. La redazione della domanda è un passaggio molto delicato5, giacché è di assoluta importanza che le rivendicazioni dell’inventore siano scritte in modo completo e chiaro consentendo a una persona esperta del ramo di attuarla.

La domanda può contenere una sola invenzione o un gruppo d’invenzioni costituenti un unico concetto inventivo. Infine, la domanda di brevetto, in sede di estensione internazionale, non può essere modificata per estendere il suo oggetto oltre il contenuto della prima domanda depositata.

Trascorsi diciotto mesi dalla data di deposito, la domanda di brevetto è resa pubblica ed entra a far parte dello stato della tecnica, ovvero viene inserita tra le conoscenze a disposizione della collettività. I tempi per la pubblicazione possono, eventualmente, essere ridotti per volontà espressa del titolare a novanta giorni dalla data di deposito. Il periodo di segretezza di diciotto mesi, non derogabile a meno di novanta giorni, è riservato all’autorità

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militare per verificare il proprio interesse sul trovato.

Questo arco temporale può rappresentare un utile intervallo temporale per il titolare della domanda per mettere a punto le strategie commerciali di sfruttamento dell’invenzione, oltre che quelle di tutela della stessa.

I COMPENSI PREVISTI PER IL BREVETTO

Allo scopo di garantire un compenso per gli investimenti necessari al conseguimento dei nuovi risultati, l’ordinamento riconosce il diritto di uso esclusivo dell’invenzione per un certo intervallo temporale, ma dall’altro chiede come contropartita la messa a disposizione della collettività del contenuto del brevetto, per favorire la diffusione della conoscenza, quale vettore di sviluppo e di crescita economica e sociale.

Indipendentemente dall’oggetto dell’invenzione, il diritto di utilizzo esclusivo dato dal brevetto non si estende agli atti compiuti in ambito privato, purché non a fini commerciali, e all’impiego delle soluzioni brevettate a fini di sperimentazione e di ricerca scientifica. È altresì ammessa la preparazione estemporanea di farmaci su ricetta medica.

Oltre ai casi appena richiamati di uso lecito e consentito di brevetti altrui, non compie alcuna violazione chi gode del diritto di preuso, che consiste nella possibilità per chiunque, che nel corso dei dodici mesi anteriori alla data di deposito di una domanda di brevetto o anteriormente alla data di priorità, abbia fatto uso nella propria azienda dell’invenzione poi oggetto della domanda di un terzo, di continuare ad usarla nei limiti del preuso dimostrato.

Tale facoltà è trasferibile soltanto insieme all’azienda in cui l’invenzione viene utilizzata. La prova del preuso e della sua estensione è a carico del preutente. L’ordinamento garantisce così il soggetto che ha impiegato nella propria azienda, mantenendola segreta, una soluzione tecnica successivamente brevetta da altri.

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GLI ALTRI TEMI

LE INVENZIONI E CREAZIONI NON BREVETTABILI

versità che agisse verso i terzi committenti e i licenziatari oppure se dovesse limitarsi a stabilire la percentuale di sua spettanza. Dall’altro, nella prassi, come indicato nella Relazione della Commissione di riforma del Codice di proprietà industriale, si riscontrava l’inerzia dei ricercatori o dei dipendenti della struttura pubblica ad attivarsi per conseguire la titolarità del brevetto e per ottenere lo sfruttamento economico dell’invenzione. Nonostante i dubbi suddetti, l’attuale impianto normativo contenuto nel Codice della Proprietà Industriale non prevede, in materia d’ invenzioni dei ricercatori universitari, alcuna innovazione rispetto all’ultima riforma del 2001, a eccezione della deroga inerente alle ricerche finanziate da soggetti privati.

Non soddisfano i requisiti richiesti, e non sono perciò tutelabili con brevetto le creazioni estetiche, le teorie scientifiche, le leggi fisiche, le scoperte, le formule e i metodi matematici, le presentazioni di informazioni, i codici di scrittura, i metodi inerenti ad attività mentali (es. metodi di apprendimento), i programmi per elaboratori o regole di gioco, i metodi commerciali e pubblicitari, i metodi di chirurgia, diagnostici o terapeutici applicati al corpo umano o agli animali.

Le fattispecie di esclusione sopra indicate non escludono la brevettabilità di prodotti, dispositivi o soluzioni tecniche che si avvalgano di dette teorie, formule, leggi, scoperte o programmi; infatti anche se una scoperta scientifica non è brevettabile in quanto tale, può trovare tutela il suo utilizzo pratico o il procedi- APPROFONDIAMO L’ART. 65 mento individuato.

Le suddette premesse ci consentono di poter approfondire il contenuto dell’art.

IL BREVETTO 65 c.p.i.7, norma che disciplina le E I RICERCATORI UNIVERSITARI invenzioni dei ricercatori dell’università e degli enti pubblici di ricerca. Il preSul tema delle invenzioni dei ricercatori supposto della sua applicazione è indidell’Università e degli enti pubblici di viduato nel primo comma (“in deroga ricerca6, il legislatore è intervento in diver- all’articolo 64”, che riguarda le invense occasioni a decorrere dal 2001. zioni dei dipendenti): il rapporto di L’art. 7 della Legge n. 383/2001, cosid- lavoro deve intercorrere con un’Unidetta Tremonti-bis, modificando la previ- versità o con una pubblica amsione normativa secondo cui l’invenzio- ministrazione avente tra i suoi ne apparteneva di regola al datore di scopi istituzionali finalità di ricerlavoro, stabiliva, con conseguente inno- ca. Lo stesso primo comma precisa che vazione del testo dell’art. 24 bis del il ricercatore è titolare esclusivo regio decreto 29 giugno 1939, n. dei diritti derivanti dall’invenzione 1127, che il ricercatore era il titola- brevettabile di cui è autore. In caso di re esclusivo del brevetto. A seguito più autori i diritti derivanti dall’invendi tale riconoscimento, il ricercatore zione appartengono a tutti in parti aveva il dovere di depositare il uguali salvo diversa pattuizione. L’inbrevetto e di avvertirne l’ammini- ventore presenta la domanda di strazione. Il comma 2 dell’art. 24 bis brevetto e ne dà comunicazione aggiungeva poi che spettava alle all’amministrazione. Come si nota Università determinare l’importo il legislatore ha mantenuto inalterato il massimo del canone delle licenze dispositivo introdotto con la riforma del concesse a terzi. Del canone delle 2001 nonostante le difficoltà licenze al ricercatore era riconosciuto applicative riscontrate. non meno del cinquanta per cento.

Il ruolo delle Università e delle pubbliche Le suddette previsioni suscitarono però amministrazioni è definito dal secondo diverse perplessità dal punto di comma dell’art. 65 c.p.i.. Esse hanno il vista applicativo. Da un lato, non compito di stabilire l’importo massi comprendeva se fosse l’Uni- simo del canone inerente alle

N. 02ƒ ;2011 licenze a terzi per l’uso dell’invenzione, spettante alla stessa università o alla pubblica amministrazione ovvero a privati finanziatori della ricerca, nonché ogni ulteriore aspetto dei rapporti reciproci. All’inventore è riconosciuto il diritto a non meno del cinquanta per cento dei proventi o dei canoni di sfruttamento dell’invenzione (art. 65, comma 3, c.p.i.). Nel caso in cui le Università o le amministrazioni pubbliche non provvedano alle determinazioni di cui al comma 2, alle stesse compete il trenta per cento dei proventi o canoni.

Il quarto comma dell’art. 65 c.p.i. contiene specifiche prescrizioni in merito al cosiddetto onere di attuazione con riconoscimento del diritto allo sfruttamento economico dell’invenzione a favore dell’ente. Infatti, decorsi cinque anni dalla data di rilascio del brevetto, qualora l’inventore o i suoi aventi causa non ne abbiano iniziato lo sfruttamento industriale (a meno che ciò non derivi da cause indipendenti dalla loro volontà) la pubblica amministrazione di cui l’inventore era dipendente al momento dell’invenzione acquisisce automaticamente un diritto gratuito, non esclusivo, di sfruttare l’invenzione e i diritti patrimoniali a essa connessi, o di farli sfruttare da terzi, salvo il diritto spettante all’inventore di esserne riconosciuto autore.

L’ultimo comma dell’art. 65 c.p.i. prevede una deroga all’applicazione delle sue disposizioni precedenti in caso di ricerche finanziate, in tutto o in parte, da soggetti privati, ovvero realizzate nell’ambito di specifici rapporti di ricerca finanziati da soggetti pubblici diversi dall’Università, ente o amministrazione di appartenenza del ricercatore. Ciò significa che, nell’ipotesi di cui al comma 5, la titolarità del brevetto spetta all’Università che potrà negoziarlo liberamente col committente.

Dalla lettura delle norme contenute nell’art. 65 c.p.i. si può dedurre che il legislatore abbia voluto sia incentivare i ricercatori a conseguire risultati brevettabili in vista di un possibile beneficio economico (comma 1) sia agevolare i finanziatori privati a investire in ricerca, contrattando con l’Università gli aspetti economici e la proprietà dei risultati (comma 5).

Questi due interessi vanno equilibrati nel caso di ricerche finanziate, poiché il comma 5 non chiarisce se in questo caso al ricercatore sia riconosciuto il diritto all’equo premio (art. 64, comma 2, c.p.i) e quindi spetterà all’Università prevedere nel contratto con il finanziatore un compenso per il ricercatore al fine di non neutralizzare l’effetto incentivante di cui al comma 1.

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BREVETTI IN UNIVERSITÀ: SÌ O NO?

In conclusione, vediamo quali sono le ragioni che devono spingere a depositare un brevetto in sede universitaria8. Si ritiene che, in tale ambito, il brevetto possa essere vantaggiosamente utilizzato al fine non solo di esclu-

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derne altri dalla titolarità, ma anche e soprattutto per concederne lo sfruttamento a terzi o per dar vita a uno spin off.

La società esterna, in questo caso, può acquisire dall’Università i risultati brevettati raggiunti a conclusione di un progetto di ricerca per applicarli concretamente in un nuovo prodotto/servizio da immettere sul mercato. Operativamente questa finalità può essere perseguita mediante la stipula di accordi di cessione e/o licenza del brevetto o di cessione del know how.

Molto interessante può essere l’opzione di costituire uno spin off utilizzando il brevetto. Si tratta di una nuova società che si fonda esclusivamente sul contributo di docenti e ricercatori attraverso l’attività sviluppata dagli stessi fondatori. A questa nuova entità saranno conferiti, anche in via gratuita, i diritti sui risultati delle ricerche e/o sui brevetti dell’Università. Quest’ultima riceverà in cambio gli eventuali ritorni economici (partecipazione ai proventi derivanti da sfruttamento dei brevetti, licenze). In tale ipotesi la titolarità della proprietà intellettuale dei risultati della ricerca attivata dallo spin off apparterrà allo stesso.

NOTE

ficiente a dimostrare la diffusione del trovato e, quindi, a far escludere il requisito della novità dell’invenzione necessario per la concessione di un valido brevetto industriale. La divulgazione, che fa perdere all’invenzione il requisito della novità così da impedire la concessione di un valido brevetto, deve consistere in una comunicazione o diffusione che porti il ritrovato a conoscenza di un numero indeterminato di persone, le quali siano poste in grado di apprenderne gli elementi essenziali e caratteristici, in modo da poterlo riprodurre, attuando cosi l’invenzione”.

5 È quindi opportuno che la domanda e le pratiche di deposito siano curate da un avvocato nell’interesse dell’inventore.

6 M. Libertini, I centri di ricerca e le invenzioni dei dipendenti nel Codice della proprietà intellettuale, in Rivista di Diritto Industriale, vol. I, 2006, p.

49 e ss..; G. Pellacani, La disciplina delle invenzioni nel nuovo “Codice della proprietà industriale”, in Dir. relaz. ind., 3, 2005, p. 739 e ss..

7 A. Cicchetti, F.E. Leone, D. Mascia, a cura di, Ricerca scientifica e trasferimento tecnologico, 2007, p. 128 e ss.; A. Sirotti Gaudenzi, Proprietà intellettuale e diritto della concorrenza, vol.

5, 2010, p. 31 e ss..

8 M. Beraldo, Brevetti e innovazioni.

La difesa della proprietà industriale dall’Europa alla Cina, p. 24; R. Palumbo, Dall’Università al mercato. Governance e performance degli spinoff universitari in Italia, 2010, p. 13.

1

Decreto legislativo 10 febbraio 2005, n. 30.

2 G.F. Campobasso, Manuale di diritto commerciale, 2010, p. 90 e ss.; A. Sirotti Guadenzi, Manuale pratico dei marchi e dei brevetti, 2009, p. 273e ss..

3 Art. 2585 c.c. “[I] Possono costituire oggetto di brevetto le nuove invenzioni atte ad avere una applicazione industriale, quali un metodo o un processo di lavorazione industriale, una macchina, uno strumento, un utensile o un dispositivo meccanico, un prodotto o un risultato industriale e l’applicazione tecnica di un principio scientifico, purché essa dia immediati risultati industriali.

[II] In quest’ultimo caso il brevetto è limitato ai soli risultati indicati dall’inventore”.

4 Cass. Civ., 19 aprile 2010 n. 9291: “La vendita dell’unico esemplare è suf-

Marco De Paolis ha conseguito la laurea in Giurisprudenza presso l’Università Bocconi nel 2004. Ha specifiche competenze che interessano maggiormente l’attività d’impresa (contrattualistica nazionale e internazionale, diritto societario, diritto dei brevetti, dei marchi e dei segreti industriali, diritto tributario). La sua attività inerente la proprietà industriale comprende assistenza alle pratiche di protezione delle invenzioni e dei progetti di ricerca, e la cura delle operazioni di costituzione e sviluppo di un’impresa che dia attuazione ai risultati di ricerca (cd. start up), in cui sono richieste l’analisi di questioni finanziarie e giuridiche.

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SINCRONIZZAZIONE DI SISTEMI DI MISURA C.M. De Dominicis, P. Ferrari, A. Flammini, E. Sisinni

È scoccata l’ora!

La sincronizzazione temporale in sistemi distribuiti

TIME HAS COME! Today time synchronization, i.e. the capability to share the same sense of time by several distributed systems, requires very high performance. Our research group started researches in this topic many years ago. Both wired and wireless solutions have been considered. In particular, the activity on wireless sensor networking has been awarded with the “Best Paper Award” during the last edition of the IEEE ISPCS symposium. The adoption of pulse compression techniques, originally developed for ranging applications, has allowed synchronization accuracy on the order of few nanoseconds, as verified with an experimental platform based on a Software Defined Radio.

RIASSUNTO La sincronizzazione temporale, ossia la capacità di condividere lo stesso senso del tempo da parte di più sistemi distribuiti, richiede oggi prestazioni sempre più spinte. Da anni il nosro gruppo di ricerca si occupa di tali problematiche, prima per le applicazioni cablate e più recentemente per le soluzioni wireless.

L’attività di ricerca svolta in quest’ultimo settore che ha ricevuto l’importante riconoscimento di “Best Paper Award” all’ultima edizione del convegno IEEE ISPCS, riferimento mondiale per tali tematiche. L’uso delle tecniche di pulse compression, originariamente sviluppate per le applicazioni di ranging, ha permesso di ottenere accuratezze di sincronizzazione nell’ordine del nanosecondo con una piattaforma sperimentale basata su Software Defined Radio.

QUANDO E DOVE

I concetti di spazio e tempo sono strettamente connessi al nostro modo di pensare. Pur non essendo innati ma acquisiti gradualmente, già nell’infanzia siamo in grado di ordinare gli eventi che accadono intorno a noi secondo un “vicino” e un “lontano” oppure un “prima” e un “dopo”. In un sistema di misura e/o di controllo distribuito, tali concetti acquistano ancora maggior importanza; la raccolta d’informazioni inerenti le grandezze fisiche in ingresso al sistema monitorato e le strategie di attuazione delle uscite sono di scarsa utilità se non accompagnate da un opportuno riferimento spaziale e temporale. Tale riferimento richiederà, ovviamente, una risoluzione fortemente dipendente dall’applicazione. Se è intuitivo che in una lavorazione di precisione è richiesta una localizzazione ben inferiore al millimetro, può sfuggire

Prendendo spunto da questa semplice considerazione, ci siamo chiesti se le soluzioni adottate nei sistemi di localizzazione wireless potessero essere impiegate anche per migliorare l’accuratezza nella sincronizzazione degli orologi dei diversi nodi, senza comunque dimenticare i requisiti di basso consumo, complessità e costo. La risposta a questa domanda è stata trovata nell’uso della modulazione a spettro espanso di tipo chirp, nota anche come CSS. MECCANISMI DI TIMESTAMPING E CSS

Scopo della sincronizzazione temporale di un nodo all’interno di una rete è ricostruire il comportamento di un orologio di riferimento remoto rispetto a quello locale in termini di offset e deriva. A prescindere dall’algoritmo di sincronizzazione effettivamente utilizzato (sender/receiver o receiver/receiver), l’idea base è di utilizzare uno scambio di messaggi tra i nodi stessi per ottenere queste informazioni. Diventa quindi fondamentale la capacità di contrassegnare temporalmente (all’interno del proprio riferimento locale) l’istante di trasmissione e quello di ricezione dei messaggi stessi, operazione convenzionalmente indicata con la dicitura inglese timestamping. Anzi, è proprio l’accuratezza con cui il timestamp è effettuato che determina le prestazioni della sincronizzazione.

Se è vero che la trasmissione è completamente sotto il controllo dell’hardware che implementa il nodo e non pone, almeno in linea teorica, grossi problemi, la ricezione è soggetta alle distorsioni introdotte dall’ambiente. In particolare, il meccanismo di timestamping deve essere robusto rispetto al rumore e al fenomeno dei cammini multipli.

l’utilità pratica di una sincronizzazione al nanosecondo. Questo è naturale se si pensa che l’uomo percepisce la frazione di millimetro ma non il millisecondo, ma se si pensa al riferimento spazio-temporale di un impulso elettrico gli ordini di grandezza sono ben differenti (un impulso elettrico può percorrere fino a 30 cm in un nanosecondo).

La geo-localizzazione, in particolare, è un tema che suscita grande interesse, come è sottolineato dai numerosi gruppi che lavorano alla stesura dei diversi standard ad oggi esistenti (si consideri ad esempio la famiglia ISO/IEC24730 [1], che si occupa proprio dei cosiddetti sistemi di localizzazione in tempo reale, o RTLS). Tuttavia, un’analisi più accurata delle tecniche usate in questi sistemi evidenzia come requisiti e metodologie siano sostanzialmente gli stessi che caratterizzano l’attività di ricerca inerente la Università di Brescia emiliano.sisinni@unibs.it sincronizzazione temporale [2].

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Qualunque sistema radio implementa, già al ricevitore, strategie di sincronizzazione volte al recupero della portante e della cadenza con cui sono trasmessi i bit e i frame che costituiscono il messaggio stesso. Tuttavia, le tecniche di modulazione tradizionali hanno l’obiettivo di massimizzare la probabilità di stima corretta del segnale ricevuto, non di contrassegnare con precisione la sua collocazione temporale. Una prima strategia potrebbe essere quella di utilizzare impulsi a radiofrequenza di durata molto breve, che a causa della loro elevata occupazione spettrale sono però molto difficili da gestire (radio UWB). Un’altra soluzione si basa sulla tecnica di pulse compression, ovvero sull’utilizzo di un segnale di banda comunque ridotta ma che, opportunamente filtrato, mostri un supporto temporale molto compatto. Alla base di tale tecnica c’è l’impiego di

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GLI ALTRI TEMI

un segnale chirp, ovvero un segnale di durata Tc, centrato temporalmente all’istante Ti e frequenzialmente attorno alla pulsazione ωi, la cui frequenza varia con rate µ, la cui rappresentazione complessa è data dalla relazione seguente:  t − Ti  µ   s( t , ω i , Ti ) = exp jω i ( t − Ti ) + j d ( t − Ti ) 2  ⋅ rect   2    Tc 

Come noto, la risposta del filtro ottimo per tale segnale ha un andamento di tipo “sinc” espresso dalla relazione: g( t , ω i , Ti ) =

µ  sin  ⋅ ( t − Ti )( Tc − t − Ti )  2  ⋅ exp jω ( t − T ) , t − T < T i i i c µ ⋅ ( t − Ti ) 2

[

]

Una rappresentazione grafica di tale tecnica è data dalla Fig. 1. Come evidenziato, il segnale g(t,ωiΤi) ha una durata null-null proporzionale a (µTc)-1 e quindi esiste un compromesso tra il supporto frequenziale e quello temporale, cosa particolarmente utile nel-

l’applicazione in esame.

Inoltre, così come l’ampiezza, la frequenza o la fase di una portante possono essere modulate per trasmettere informazioni, anche il segnale chirp può essere modulato e veicolare dati utente. Si consideri ad esempio l’uso che ne viene fatto dalle radio compatibili con lo standard IEEE802.15.4a [3], che ne modificano appunto la fase. Lo standard IEEE802.15.4a è un’evoluzione dello standard IEEE802.15.4, meglio noto nella sua realizzazione più famosa ossia ZigBee, dedicato al supporto sia di comunicazione che di localizzazione.

L’attività svolta ha aggiunto a tale sistema di comunicazione la capacità di intercettare il campo del pacchetto denominato “SFD” e contrassegnarlo temporalmente. Va tuttavia sottolineato che a oggi sono veramente pochi i dispositivi commerciali che lo implementa-

Figura 1 – Rappresentazione grafica della tecnica di pulse compression

no, e nessuno offre un accesso diretto al segnale a radiofrequenza e/o in banda base. Per ovviare a tale limitazione, abbiamo pensato di implementare una piattaforma di emulazione basata su una Software Defined Radio (SDR) [4].

I RISULTATI OTTENUTI

Con il termine SDR s’intende un qualunque sistema di comunicazione a radiofrequenza in cui l’elaborazione del segnale è affidata a un generico sistema di elaborazione piuttosto che a un hardware dedicato; in altre parole, la conversione del segnale in uno stream numerico è effettuata il più vicino possibile all’antenna. Campionare e acquisire in numerico direttamente il segnale in aria può non essere così banale come sembra, dato che molto spesso si tratta di segnali ben oltre il GHz. Per questo si ricorre a stadi di (de)modulazione, spesso riuniti in un generico “front-end analogico”, in modo da rilassare le specifiche sullo stadio di conversione.

Si ottiene così una struttura ibrida nella quale il segnale a radio frequenza è traslato in banda base da questo frontend analogico (che opera comunque in maniera programmabile/configurabile), mentre tutte le successive operazioni sono svolte in software. Tale approccio permette quindi di implementare, in linea di principio, qualunque sistema di comunicazione wireless in maniera flessibile e scalabile, essendo il front-end analogico l’unico fattore vincolante; ad esempio, è possibile un’elaborazione parallela di comunicazioni diverse e contemporanee (come WiFi e ZigBee).

Abbiamo perciò scelto di utilizzare la piattaforma open source GNU-Radio per realizzare un transceiver compatibile con lo standard IEEE802.15.4a nella variante a 1 Mbps. Seguendo le specifiche, trasmettitore e ricevitore operano con frequenza di campionamento pari a 32 MS/s generando simboli della durata di 6 µs (192 campioni) costituiti dalla concatenazione di quattro chirp differenti.

In una prima fase abbiamo verificato la capacità di timestamping nello

scambio di un messaggio tra una sorgente e una destinazione utilizzando un canale di comunicazione simulato.

Si faccia riferimento alla Fig. 2, che evidenzia la presenza di uno stream di riferimento ottenuto grazie a un canale ideale e due ricevitori A e B connessi da un canale caratterizzato dalla presenza di rumore additivo gaussiano (AWGN), di un offset sulla portante e di un drift dell’orologio di sistema. In particolare, si è scelto di far assumere all’SNR i valori [10, 20, 30, 40] dB, all’offset al ricevitore A i valori [0, 10] kHz, all’offset al ricevitore B i valori [0, 11, 111] kHz e alla deriva degli orologi i valori [0, 100, 500] ppm.

I risultati riportati nella Tab. 1 si riferiscono all’errore medio O nella valutazione della posizione del SFD all’interno del messaggio ricevuto e all’andamento di tale errore riassunto dalla sua deviazione standard σ (la valutazione è su 100 acquisizioni differenti e il pedice indica se relativi al ricevitore ideale o meno). La risoluzione risulta quindi essere nell’ordine delle decine di ps!

Successivamente si è provato a stimare la deriva dell’orologio locale a partire dal timestamp di più pacchetti inviati periodicamente, come riassunto nella Tab. 2 (la valutazione è sempre su 100 acquisizioni differenti).

Si può notare che se la deriva rimane inferiore ai 500 ppm, il ricevitore la può stimare con un errore relativo inferiore al 2 %, nonostante la presenza di AWGN e offset sulla portante.

Alle simulazioni hanno fatto seguito

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anche valutazioni sperimentali, realizzate con due schede USRP come sistema elettronico di interfaccia tra il segnale in aria e il PC che ospita la GNU Radio. Va ricordato che in questo caso la massima frequenza di campionamento raggiungibile è di soli 4 MS/s, invece di 32 MS/s come per le simulazioni. È stato quindi necessario scalare temporalmente il chirp, ovvero allungarne la durata Tc di un fattore otto, il che ovviamente ha portato a un degrado delle prestazioni Ciò nonostante, in un ambiente “office-like” e in presenza di un interferente Wi-Fi, la deviazione standard dell’errore valutata su 30 acquisizioni differenti è risultata di 16 ns. Ulteriori esperimenti sono in corso al fine di valutare l’immunità ai disturbi e la coesistenza/integrazione con altre soluzioni wireless eventualmente già presenti nell’area interessata.

RIFERIMENTI [1] ISO/IEC 24730, Information technology – Real-time locating systems (RTLS).

[2] Römer K., Mattern F., “Towards a unified view on space and time in sensor networks”, Computer Communications archive, Volume 28, No. 13 (August 2005), pp.: 1484-1497.

[3] IEEE 802.15.4: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (WPANs) Amendment 1: Add Alternate PHYs. [4] C.M. De Dominicis, P. Ferrari, A. Flammini, E. Sisinni, “Wireless sensors exploiting IEEE802.15.4a for precise timestamping”, Proceedings di ISPC2010, Portsmouth (NH), Pp. 48-54.

Figura 2 – Diagramma a blocchi del sistema di test implementato grazie alla GNURadio

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GLI ALTRI TEMI

Tabella 1 – Valutazione dell’errore sulla rilevazione del timestamp

Tabella 2 – Stima della deriva del clock locale

Chiara Maria De Dominicis è nata a Brescia (BS) nel 1980. Nel 2008 si è laureata in Ingegneria Elettronica presso l’Università di Brescia, dove ha iniziato nello stesso anno il suo Dottorato di Ricerca in Ingegneria Elettronica, Sensori e Strumentazione con il tema “Architetture e strumentazione per sensori wireless ad elevata versatilità”. La sua principale attività di ricerca si concentra su Software Defined Radio, smart sensors, wireless sensor networks e Smart Grids.

Emiliano Sisinni è nato a Lauria (PZ), nel 1975.

Nel 2000 si è laureato in Ingegneria Elettronica presso l’Università di Brescia, dove ha conseguito, nel 2004, il titolo di dottore in Strumentazione Elettronica. Attualmente fa parte del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione della facoltà di Ingegneria della stessa università con il ruolo di ricercatore. Tra le tematiche delle sue ricerche, il progetto è la realizzazione di strumentazione numerica e le reti di smart sensor, con particolare attenzione alle applicazioni industriali.

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Paolo Ferrari è nato a Brescia (BS), nel 1974.

Nel 1999 si è laureato (con lode) in Ingegneria Elettronica presso l’Università di Brescia, dove ha conseguito, nel 2003, il titolo di dottore in Strumentazione Elettronica. Attualmente fa parte del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione della facoltà di Ingegneria della stessa università con il ruolo di ricercatore. Tra le tematiche delle sue ricerche, il progetto è la realizzazione di sistemi embedded, gli smart sensor, le reti di sensori, e più in generale le reti di comunicazione in ambito industriale (Real-Time Ethernet e bus di campo). Partecipa attivamente ai comitati dell’IEC inerenti le comunicazioni industriali, in particolare siede nell’MT9 del comitato 65C.

Alessandra Flammini è nata a Brescia (BS), nel 1960. Si è laureata (con lode) in Fisica all’Università di Roma nel 1985. Dal 1985 al 1995 ha svolto attività di ricerca industriale nel campo degli azionamenti digitali. Dal 1995 al 2002 ha lavorato presso il Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università di Brescia in qualità di Ricercatore. Dal 2002 è Professore Associato presso la stessa Università.

Le sue principali attività di ricerca riguardano il progetto di algoritmi e metodi per la strumentazione digitale, l’elaborazione del segnale da sensori, gli smart sensor, i bus di campo e le reti di sensori wireless. È autrice di oltre 150 lavori internazionali.

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MISURE OTTICHE A. Pesatori1, M. Norgia1, C. Svelto1, E. Pignone2

Sensore laser per la misura in linea della lavorazione di turbine

LASER SENSOR FOR ONLINE MONITORING OF TURBINE GRINDING

An optical instrument for the measurement of a gas turbine palette radial dimension was designed, developed, and tested. This system is a very useful tool for on-line monitoring, during turbine fabrication, of the external palette radial length. The measurement accuracy is 3 µm over a measurement range of 0.3 mm.

RIASSUNTO

Per il controllo dimensionale di una turbina in fase di lavorazione è stato progettato, sviluppato e caratterizzato uno strumento ottico a forcella laser, che consente la misura radiale durante la fase di molatura, con un’accuratezza migliore di 3 µm su una dinamica di misura superiore a 0,3 mm.

INTRODUZIONE

Le turbomacchine sono strutture che trasducono l’energia cinetica di un fluido mettendo in movimento un organo meccanico [1]. La turbina è una macchina motrice rotante in cui l’elemento essenziale è la girante, o rotore, che può essere costituita da un’elica oppure da una ruota con alette o pale variamente profilate (Fig. 1). L’energia meccanica acquisita dalla girante si trasmette a un albero motore che viene utilizzato per azionare una macchina, un compressore, un generatore elettrico o un’elica. L’efficienza con cui avviene questo scambio di energia è un parametro fondamentale per una turbomacchina, per questo nella loro costruzione si cerca di realizzare sistemi in cui lo scambio energetico sia il più efficiente possibile. Il controllo della dimensione radiale delle palette esterne di una turbina è uno dei parametri più importanti per determinare l’efficienza del sistema [2]. Per tali ragioni la realizzazione di una turbina richiede un processo finale di molatura che ne definisca le dimensioni radiali con grande accuratezza.

In questo lavoro è presentato un siste-

ma di controllo in tempo reale delle dimensioni radiali della turbina, sviluppato per conto di Ansaldo Energia S.p.A., che comanda direttamente il processo di molatura attraverso uno strumento di misura a barriera ottica [3], il tutto in continuità con la metodologia precedentemente utilizzata da Ansaldo Energia S.p.A. [6,7], ma aggiornando allo stato dell’arte le tecnologie elettro-ottiche applicate.

Figura 1 – Fotografia di un rotore turbogas Ansaldo (modello AE94.3.A2 potenza 280 MW)

LA SCELTA DEL METODO DI MISURA

normalmente sono impiegate tecniche a contatto, che utilizzano come misuratore un tastatore meccanico. Il suo funzionamento è buono su tutti i tipi di superfici, fornendo misure con accuratezza dell’ordine della decina di micrometri, però implica procedure di misura lente (a rotore fermo) rendendo pertanto i tempi di lavorazione molto lunghi. Sono stati quindi analizzati metodi di misura senza contatto, a partire dalla tecnica ottica a triangolazione [4], che ricava la distanza tra bersaglio ed emettitore di luce tramite semplici funzioni trigonometriche. Questa metodologia è però incompatibile con la superficie delle palette in lavorazione (la molatura la rende molto riflettente, mentre la misura richiede un target diffusivo).

Altri metodi classici sono quelli capacitivi o induttivi, che derivano la distanza tra due superfici rilevando la variazione di capacità o induttanza tra le due [5].

Queste tecniche generano però errori in prossimità del bordo della paletta e sono inoltre di difficile adattabilità a questa misura specifica, in quanto la forma e la tipologia di materiale (metallico o ceramico) variano nei diversi stadi della turbina.

I metodi di misura a tempo di volo, ottica o a ultrasuoni, sono stati scartati in quanto i primi non offrono risoluzione e accuratezza adeguate. Altre tecniche ottiche più complesse [4] sono di difficile applicazione, in quanto le palette presentano un bordo inclinato ed altamente riflettente che varia durante la lavorazione. Si è quindi deciso di utilizzare un sistema a barriera ottica, descritto nel seguito.

Differenti tecniche per la misura radiale di palette sono state investigate 1 Politecnico di Milano prima di procedere a progettare e 2 Ansaldo Energia realizzare il sistema a barriera ottica: michele.norgia@polimi.it

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N. 02ƒ ;2011 Il sistema ottico di misura di spessori consiste in una barriera ottica realizzata tramite un laser a semiconduttore nel rosso, collimato su di un fotodiodo a quattro quadranti. La procedura di misura in tempo reale avviene secondo lo schema descritto in Fig. 2: la turbina è posta in rotazione su di un tornio, che da un lato provvede alla molatura, mentre dall’altro misura lo spessore raggiunto in tempo reale, con una accuratezza complessiva di circa 10 µm. Il fotodiodo a quattro quadranti è utilizzato sia per una preliminare procedura di allineamento del fascio laser, sia per la misura stessa. Infatti, quando una paletta arriva a intercettare il fascio laser è possibile ricavare la dimensione della zona di fascio oscurato, attraverso la misura delle potenze ricevute dai singoli quadranti del rivelatore. La misura assoluta di dimensione radiale della paletta è infine ottenuta dopo un’accurata taratura del sistema meccanico di movimentazione della barriera ottica (che garantisce una ripetibilità sul posizionamento di circa 5 µm).

La dimensione del supporto meccanico è stata studiata in modo tale da garantire la corretta misura delle turbine di raggio massimo R = 2 m, mantenendo comunque le dimensioni del sensore più contenute possibili. Il sistema è infatti sottoposto a intense sollecitazioni meccaniche dovute al vento generato dal movimento delle palette, unitamente a brusche variazioni di temperatura dettate dalla lavorazione stessa. L’effetto di tali sol-

lecitazioni sull’incertezza della misura cresce notevolmente con le dimensioni del sensore. Inoltre la massa dell’intero sistema di misura deve rimanere contenuto al di sotto di 2 kg, per non compromettere le prestazioni di ripetibilità del braccio meccanico che posiziona il misuratore.

Da semplici relazioni geometriche è possibile calcolare la dimensione minima h dello strumento (distanza laser-rivelatore), tale per cui le palette intercettino il fascio laser – nella zona centrale della forcella – ma mantengano una distanza di sicurezza d dal bordo del laser e del rivelatore (entrambi di raggio r) – nella zona superiore o inferiore della forcella: h ≅ 2 2(r + d )R

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IL PROGETTO DELLO STRUMENTO OTTICO

GLI ALTRI TEMI

2 % su 20 °C di escursione (da 20 °C a 40 °C). Dopo una fase di allineamento del fascio laser sul rivelatore, è stato caratterizzato l’intero sistema di misura, acquisendo le tensioni di uscita dai circuiti a transimpedenza connessi ai quattro quadranti del rivelatore, al variare della penetrazione di un ostacolo movimentato da un motore con risoluzione micrometrica (misure riportate in Fig. 3). Il corretto allineamento (centratura del fascio laser sul quattro quadranti) è dimostrato dall’uguaglianza dei 4 segnali in assenza di oscuramento. A ogni posizione sono state effettuate 100 acquisizioni per ciascun canale, allo scopo di valutare l’incertezza di misura. La misura della posizione dell’ostacolo è ricavata tramite una funzione di trasferimento F, calcolata a partire dai segnali si dei singoli quadranti del rivelatore, che non dipende dalla potenza del laser ed è monotona crescente con la posizione dell’ostacolo:

Avendo selezionato una sorgente laser e un rivelatore a quattro quadranti di diametri inferiori a 1 cm, è stato possibile realizzare una struttura alta h = 70 cm, mantenendo una (s + s ) − (s3 + s 4 ) F= 1 2 distanza di salvaguardia d = 2 cm, (2) (s1 + s2 ) + (s3 + s 4 ) che è sufficiente per mantenere il sistema in sicurezza, anche nel caso di La stima sperimentale dell’incertezza palette molto inclinate. di misura, al variare della posizione, è riportata in Fig. 4, unitamente all’errore massimo ottenuto sui 100 punti di LA CARATTERIZZAZIONE misura: nella regione di massima senDELLO STRUMENTO sibilità si ottiene un’incertezza tipo La sorgente laser utilizzata è stata minima di circa 2 µm, con un errore caratterizzata misurando le dimensio- massimo, anch’esso al suo minimo ni del fascio collimato (wx = 1,57 mm valore, inferiore a 7 µm. Questo risule wy = 2,36 mm) e la sua variabilità in tato è del tutto coerente con l’ipotesi potenza con la temperatura. Le misu- di una distribuzione normale, con il re in temperatura hanno dimostrato massimo calcolato su 100 punti. una variabilità di potenza inferiore al Si può notare come il minimo d’incertezza non corrisponde al punto di massima sensibilità della funzione di trasferimento (F = 0,5), ma si ottiene poco prima (F ≅ 0,4), in quanto la perdita di sensibilità in F ≅ 0,4 è compensata da un migliore rapporto segnale-rumore quando il fascio è ancora oscurato solo parzialmente. Al contributo d’incertezza dovuto alla ripetibilità del sistema di misura è necessario aggiungere i contributi dettati dalla stabilità del sistema di misura (in fase di valutazione) e dalla ripeFigura 2 – Schema di misura in tempo reale della dimensione radiale della turbina tibilità del sistema di posizionamento

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GLI ALTRI TEMI

Figura 3 – Segnali si acquisiti dai 4 quadranti, al variare della posizione dell’ostacolo rispetto al fascio laser (100 misure per ogni posizione)

in precedenza reggeva un tastatore meccanico. La procedura di misura si divide in tre fasi. La prima fase consiste nella taratura della posizione assoluta della barriera, effettuata su un disco di diametro noto con estrema accuratezza, posto all’inizio della turbina (Fig. 1). Quindi si sposta la barriera all’esterno della serie di palette da molare e la si avvicina lentamente, mantenendo la turbina in rotazione, fino a che una paletta non superi la soglia di scatto. In Fig. 5 è riportato il segnale acquisito dai quattro quadranti durante l’avvicinamento e lo spostamento relativo ricavato dall’elaborazione dei dati. Dal dettaglio si possono notare i picchi corrispondenti all’attraversamento di una paletta, che oscurano solo due fotodiodi.

A questo punto inizia la fase di molatura, cominciando dalle palette con diametro nettamente eccessivo, per concludersi con una fase di molatura fine, che porta tutte le palette allo stesso diametro entro un errore di pochi micrometri. In questa fase la barriera ottica è utilizzata come riferimento di misura e per contare il numero di palette ancora da molare (che eccedono il diametro nominale impostato).

CONCLUSIONI

In questo lavoro è stato progettato, sviluppato, e caratterizzato uno strumento per la misura ottica della dimensione radiale di palette di turbine a gas.

In Fig. 6 è riportata una fotografia dello strumento, montato sul braccio meccanico di posizionamento. Il metodo scelto è in linea di continuità con quello precedentemente adottato da Figura 4 – Funzione di trasferimento F del fotodiodo a 4 quadranti (sopra) e corrispondenti incertezza standard ed errore massimo (sotto), al variare della posizione AEN [6] in quanto dall’analisi effetdell’ostacolo rispetto alla posizione del fascio laser tuata sono risultati confermati i notevoli vantaggi rispetto ad altre tecniche possibili, che derivano dalla sua relameccanico. In ultima analisi, si stima te con la molatura delle palette sul ro- tiva semplicità di realizzazione, dalla buona accuratezza e ripetibilità modi riuscire a raggiungere un’accura- tore. strata nelle prove sperimentali. Un ultezza complessiva di circa 10 µm, teriore vantaggio riguarda la relativa pienamente adeguata allo scopo. La insensibilità dei risultati forniti al vadinamica di misura lineare del siste- IMPIEGO NELLA LAVORAZIONE riare della forma, del grado di lucenma ottico è limitata a circa 0,3 mm (v. Fig. 4 per std<10 µm), compatibile La barriera ottica realizzata è stata tezza e del tipo di materiale utilizzato con le tolleranze dimensionali ottenu- montata su un braccio meccanico che per la realizzazione della paletta, che

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GLI ALTRI TEMI

con recupero del disallineamento optomeccanico“, brevetto Italiano n° TO 2004A000101.

Alessandro Pesatori è Ricercatore di Misure Elettriche ed Elettroniche presso il Dipartimento di Elettronica e Informazione del Politecnico di Milano. I suoi principali interessi di ricerca riguardano le misure ottiche ed optoelettroniche, in particolare con applicazione biomedicale, la sensoristica e sistemi automatizzati di misura, taratura e calibrazione.

Figura 5 – Segnali dal fotodiodo a 4 quadranti (sinistra) e posizione relativa della paletta (destra), acquisiti durante l’avvicinamento del braccio meccanico alla turbina in rotazione

Michele Norgia è Ricercatore confermato di Misure Elettriche ed Elettroniche presso il Dipartimento di Elettronica e Informazione del Politecnico di Milano. Le sue principali attività di ricerca riguardano le misure ottiche ed optoelettroniche, l’interferometria, i sensori MEMS, le misure e la strumentazione biomedicale.

Cesare Svelto è Professore Ordinario di Misure Elettriche ed Elettroniche presso il Dipartimento di Elettronica e Informazione del Politecnico di Milano. Le sue principali attività di ricerca riguardano le misure ottiche ed optoeFigura 6 – Barriera ottica montata sul braccio meccanico in Ansaldo Energia lettroniche, la caratterizzazione e stabilizzazione di laser per applicazioni invece influenzerebbero notevolmente 4. S. Donati, “Electro-Optical Instru- metrologiche, le misure e la strumentasia un triangolatore ottico sia un misu- mentation – Sensing and Measuring zione biomedicale.

ratore capacitivo.

BIBLIOGRAFIA

1. C. Caputo, “Le turbomacchine”, CEA, 1994.

2. Philip P. Walsh, Paul Fletcher, “Gas Turbine Performance,” ASME Press, 2004.3. S Philip C. Hobbs, “Building Electro-Optical Systems”, Series: Wiley Series in Pure and Applied Optics, 2002.

with Lasers”, 2004, Prentice Hall, USA. 5. J. G. Webster, “The Measurement, Instrumentation, and Sensor Handbook”, CRC Press, USA 1999.

6. E. Pignone, F.Perotti, “Metodo e dispositivo ottico per misure dimensionali di un corpo, in particolare di un rotore di turbina”, brevetto internazionale WO 99/45339 del 10/09/1999.

7. E. Pignone, “Metodo per la misura ottica delle dimensioni di un corpo

Enrico Pignone è in forza ad Ansaldo dal 1991. Il suo background è nel controllo di processo e nel monitoraggio/ diagnostica di sistemi complessi. Attualmente coopera con IEEE come revisore di pubblicazioni ed è impiegato come Program Manager dell’ingegneria di sviluppo prodotti di Ansaldo Energia.

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NEWS

CHIUDE CON SUCCESSO LA VIIA MOSTRA CONGRESSO “METROLOGIA & QUALITÀ “ (TORINO, 13-15 APRILE 2011) La settima edizione di “Metrologia e Qualità” ha chiuso i battenti alle ore 17.00 del 15 Aprile scorso, dopo tre giorni di intense discussioni, presentazioni e dibattiti presso il Centro Congressi Lingotto e l’Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (I.N.Ri.M.) di Torino.

Il Congresso scientifico, articolato su 9 sessioni, ha visto la presentazione complessiva di 65 memorie, segno della vasta area tematica su cui il Congresso ha contribuito al livello culturale e informativo della metrologia e della qualità.

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La sessione plenaria ha proposto lavori storicometrologici relativi ai 150 anni dell’unità d’Italia e i collegati 150 anni di unità delle misure, che hanno illustrato l’Italia industriale nel 1861 e i primi passi effettuati per l’armonizzazione dell’organizzazione metrologica nazionale.

I temi dibattuti nelle due tavole rotonde (Meteorologia e Metrologia; Gastronomia e Misure), molto frequentate, hanno focalizzato le problematiche relative al progetto METEOMET (EMRP, Environment), con la gradita presenza del Dr. Luca Mercalli, e all’importanza delle misure per salvaguardare la qualità e la sicurezza dei prodotti alimentari. Di sicuro interesse il convegno sponsorizzato da ACCREDIA “Il valore delle tarature e prove per l’innovazione e l’affidabilità”, svoltosi il 13 Aprile, che ha costituito un’ottima tematica di dibattito di grande interesse per le imprese.

Il giorno 14 Aprile si è tenuto il workshop I.N.Ri.M. “Imprese e problemi metrologici: una sfida per l’innovazione. Presentazione e dibattito su alcune attività di ricerca di potenziale interesse per le imprese” dove ricercatori dell’I.N.Ri.M. hanno presentato alcune delle aree di ricerca nelle quali l’istituto è impegnato.

Anche quest’edizione si è svolta, nelle prime due giornate, in concomitanza con “AFFIDABILITÀ & TECNOLOGIE”, sempre più consolidata come la più completa manifestazione italiana mirata a proporre alle imprese metodi, soluzioni e tecnologie per l’innovazione competitiva.

La parte espositiva, che ha visto presenti ben 188 Società espositrici, in rappresentanza di oltre 600 marchi di primario rilievo internazionale (+26% di superficie espositiva rispetto all’edizione 2010), ha offerto a un numero elevatissimo di visitatori (5324 partecipanti, pari a +24% rispetto alla predente edizione, la maggior parte dei quali di provenienza aziendale) il più attuale stato dell’arte sui metodi, strumenti, servizi e sistemi utili a supportare lo sviluppo competitivo delle imprese, con un’ampia area dedicata in modo specifico alle misure, prove e controlli qualità. Gli oltre 130 eventi (Convegni Tematici, Seminari Pratici e Casi Applicativi), mirati all’approfondimento e aggiornamento di specifiche tematiche, sono stati molto affollati, a conferma che questa formula di presentazione è di sicuro interesse per la sua forma di dialogo diretto utile ad approfondire le soluzioni proposte.

GLI ALTRI TEMI

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UNIVERSITÀ E IMPRESA Luigino Benetazzo

Riprendere a crescere con l’ICT quale ruolo per l’Università, le istituzioni, le imprese

ICT-DRIVEN GROWTH: WHICH ROLE FOR UNIVERSITY, INSTITUTIONS AND INDUSTRIES Based on international studies, ICT’s (Information and Communication Technologies), due to their role of enabling technologies, produce remarkable effects on the economic and social tissue. According to the EU, in fact, as much as 40% of the EU’s economic growth can be attributed to ICT infrastructures. Moreover, in countries with economy based on high valueadded activities such as Italy, education, which is a prerequisite for innovation, shows up as one of the investments with the highest economic return.

According to Ambrosetti, University education, between 2011 and 2020 will generate more than 11 points of GDP for the Country (i.e., more than 1% per year).

The association “Il Quadrato della Radio” conducted a survey to understand whether and how Italy acts to seize the opportunity offered by ICT, and if it can apply correction factors to improve its effectiveness. In particular, the study focused on how ICT engineering students are formed by Italian Universities, on critical issues that they encounter in the workplace, on University-Industry relations, and on the role of institutions. The study proposes some corrective actions.

RIASSUNTO Da studi internazionali è emerso che le ICT (Information and Communication Technologies), per il loro ruolo di tecnologie abilitanti, generano ricadute rimarchevoli su tutto il tessuto economico e sociale. Secondo la UE, infatti, il 40% della crescita economica dell’Unione può essere attribuito alle infrastrutture ICT. Inoltre nei Paesi con economia basata su attività ad alto valore aggiunto come l’Italia, la formazione, prerequisito all’innovazione, si prospetta come uno degli investimenti paese a più alto ritorno economico.

Secondo uno studio di Ambrosetti la formazione universitaria nel decennio 2011 potrebbe complessivamente generare oltre 11 punti di PIL per il Paese, (oltre un punto percentuale di PIL in media all’anno).

L’Associazione del Quadrato della Radio ha condotto un’indagine per capire se e come il Paese si sta preparando a cogliere l’occasione offerta dall’ICT, e se esistono fattori correttivi applicabili per migliorare la sua efficacia.

In particolare lo studio si è concentrato su come le Università curino la formazione professionale dei nuovi ingegneri, sulle criticità nel loro inserimento nell’attività lavorativa, sulle relazioni Università-imprese, e sul ruolo delle istituzioni. Sono proposte alcune auspicabili azioni correttive.

L’ICT COME VOLANO DI CRESCITA DEL PAESE

Riprendere a crescere con l’ICT (Information and Communication Technology) è il tema dello studio del Quadrato della Radio riassunto in queste brevi note. La rispo-

tecnologie dell’informazione e della comunicazione permettono un’accelerazione della crescita economica con riferimento sia alle imprese che producono ICT, sia ai vantaggi che derivano dall’incremento della produttività in tutti i settori pubblici e privati che non producono, ma utilizzano l’ICT; 2. una risorsa per le organizzazioni, poiché consente di gestire in maniera rapida, efficace ed efficiente il volume crescente di informazioni e, grazie alle diffusione della tecnologia e dell’interconnettività, può aiutare le imprese a ridefinire i propri rapporti con clienti, fornitori e altre organizzazioni migliorando così la propria capacità competitiva.

Questi sono certamente aspetti rilevanti considerando le dimensioni della crisi economica che attraversiamo, per uscire dalla quale i diversi Paesi più industrializzati hanno messo in moto impegnative iniziative di controllo dei costi e di stimolo della crescita. In particolare l’UE ha approvato un piano per il rilancio dell’economia finalizzato ad agire non solo con interventi congiunturali di breve periodo, ma anche confermando l’impianto strategico comunitario a favore della crescita e competitività europea in un’ottica di medio e lungo periodo. La Germania ha messo in moto investimenti per 50 G€ per i prossimi due anni e garantire così un milione di posti di lavoro. La Francia ha attivato un piano di rilancio dell’economia da 26 G€ (1,3% del PIL nazionale), con investimenti in diversi settori industriali e nella ricerca. La Gran Bretagna ha varato un piano fiscale di 23 G€ per stimolare l’attività economica.

sta alla domanda “Perché riprendere a crescere con l’ICT?” potrebbe essere: “Per il ruolo che L’ICT può e deve giocare per lo sviluppo dell’Italia”. L’ICT rappresenta: 1. una risorsa strategica per il siste- Il Quadrato della Radio ma paese nel suo insieme, perché le benetazz@dei.unipd.it

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NEWS

NUOVO CALIBRATORE FLUKE 5522A CON INNOVATIVE FUNZIONI DI PROTEZIONE Fluke Calibration presenta il nuovo Calibratore Multiprodotto modello 5522A. Basato sulla tecnologia del ben noto modello 5520A, incorpora nuove funzioni di protezione che ne aumentano la robustezza e versatilità per l’uso sia in laboratorio sia, soprattutto, in campo. È stata introdotta una speciale protezione sulle uscite del calibratore per evitare che in caso di applicazione accidentale di tensioni esterne (fino a 300 V) si causino gravi danni alla circuiteria interna di estrema precisione.

Il nuovo calibratore contiene funzioni progettate per prevenire danni costosi: “Check Before Connect” (premendo il tasto “Operate” prima di abilitare l’uscita viene eseguito un controllo sulla presenza di tensioni esterne applicate potenzialmente dannose); monitoraggio dell’uscita, durante il funzionamento, da parte della circuiteria di protezione (se viene rilevata una tensione esterna, l’uscita viene immediatamente disconnessa e il calibratore entra in modalità standby); nuovi fusibili di protezione sui terminali di uscita,

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per sovracorrenti (i fusibili sono sostituibili senza rompere i sigilli di taratura). È stata inoltre ridisegnata la meccanica, per una maggiore robustezza e trasportabilità, rendendo il 5522A ideale per attività di taratura on-site. I pannelli (frontale e posteriore) rimovibili consentono l’utilizzo immediato senza dovere togliere il calibratore dal box, garantendo allo stesso tempo un flusso d’aria adeguato per il raffreddamento.

Il nuovo Fluke 5522A ha una precisione di

base in Tensione Continua di 9 ppm (nella gamma 3,3 V), rendendolo adeguato per la taratura di multimetri digitali fino a 6 1/2 digit, così come di multimetri grafici, tester analogici, indicatori da pannello, wattmetri, pinze amperometriche fino a 1000 A AC e DC (tramite accessorio esterno current coil a 50 spire), strumenti per acquisizione dati, registratori a carta, termometri a termocoppia e termoresistenza, calibratori di processo, ecc. Due opzioni interne consentono la taratura di oscilloscopi con banda passante fino a 600 MHz o 1,1 GHz. Per l’automatizzazione dei processi di taratura il nuovo calibratore Fluke 5522A può essere utilizzato in abbinamento al popolare software per metrologia e gestione strumenti Fluke MetCal Plus. Una particolare configurazione bundle di Calibratore 5522A + MetCal Lite consente un notevole risparmio economico.

I prodotti Fluke Calibration sono distribuiti in esclusiva per l’Italia da CalPower srl.

Per ulteriori informazioni www.calpower.it.

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GLI ALTRI TEMI RISCRITTO Il Quadrato della Radio

Un comitato promotore costituito dai principali rappresentanti della ricerca, industria ed esercizio delle telecomunicazioni italiane, riunito per iniziativa della Fondazione Guglielmo Marconi, presso la Villa Griffone, il 4 ottobre 1975, decise all’unanimità di dar vita ad una associazione denominata “Quadrato della Radio”.

L’associazione, la cui denominazione deriva dalla forma dell’antenna usata da Guglielmo Marconi, è aperta a tutti coloro che intendono contribuire allo sviluppo delle telecomunicazioni, nella convinzione che queste rappresentino un efficace strumento per conseguire una sempre più civile convivenza fra gli uomini, migliorando la qualità della loro vita.

Scopo principale dell’associazione, che non ha fini di lucro, è quello di promuovere e sostenere attività atte a favorire lo sviluppo e il progresso delle telecomunicazioni.

In pratica l’attività del Quadrato della Radio si realizza attraverso iniziative molto diverse tra loro, anche se unite da uno scopo comune, promuovendo convegni, esperimenti, scambi culturali, programmazioni di ricerche in équipe tra i rappresentanti di diversi enti.

La novità dell’associazione è di vedere riuniti i massimi esponenti del mondo scientifico e di quello industriale, premessa per quella collaborazione tanto spesso auspicata tra scienza Università e industria. Attualmente il Quadrato della Radio conta 112 soci, tutti illustri rappresentanti del mondo delle telecomunicazioni.

Il Presidente in carica è l’Ing. Stefano Ciccotti, AD di RAIWAY, mentre il Presidente onorario è il Prof. Ing. Giancarlo Corazza, socio fondatore e promotore.

L’indirizzo del Sito Internet è: www.quadratodellaradio.it

L’Italia, rispetto agli altri paesi industrializzati, è più inseguitrice che lepre. Nell’ultima classifica del “Global Information Technology Report” prodotto dal World Economy Forum, che valuta l’impatto dell’ICT sui processi di sviluppo dei vari stati, l’Italia scende dal 45° al 48° posto (su 133 Paesi), preceduta da tutte le maggiori potenze economiche, dagli Usa al Giappone alla Cina, ma anche da Paesi quali Malesia, Tunisia e Montenegro. Inoltre l’Italia, alle prese con il suo debito pubblico (131° Paese nella classifica del World Economic Forum) e con le proprie debolezze in termini di competitività e di produttività, ha puntato a mantenere sotto controllo i propri conti pubblici non prevedendo, contestualmente, una strategia di investimento e sviluppo.

Per uscire da questa crisi, anche dinanzi a un problema rilevante di mancanza di risorse, non è sufficiente tagliare, ma occorre una vision di lungo periodo, e la messa in atto di scelte strategiche conseguenti investendo sui fattori che, migliorando la produttività e la competitività, consentano di garantire una crescita economica sostenibile.

Tra i fattori che possono incidere sulla ripresa economica, un peso crescente assumono quelli legati in particolare alla conoscenza, al sapere ed all’esperienza delle persone. È stato stimato che intervenendo su alcuni fattori (liberalizzazioni, semplificazione del sistema burocratico, infrastrutture, costi dell’energia) nei prossimi vent’anni il nostro PIL potrebbe aumentare del 28%; la riforma della Scuola e del Sistema della Formazione, da sola, potrebbe consentire un incremento del 13%. Lo scenario sotto questo profilo non è incoraggiante: l’Italia si colloca agli ultimi posti nella spesa per la scuola tra i Paesi europei (4,5% del PIL nell’istruzione scolastica, contro una media OCSE

Figura 1

del 5,7%), e presenta un mix sbilanciato: 80% in retribuzioni (contro il 70% della media OCSE) con professori il cui salario è inferiore di 497$ rispetto alla media UE. Lo sviluppo del capitale umano non è, però, solo un problema delle istituzioni statali: anche il mondo industriale deve giocare il suo ruolo; a fronte delle dichiarazioni che i Manager aziendali fanno sull’importanza delle risorse umane, le Aziende stanno drasticamente riducendo i budget dedicati ad attività di sviluppo del personale. Stanno scomparendo i Centri di Formazione aziendale, la risorsa umana sembra considerata più un territorio in cui realizzare “saving” che fare investimenti per lo sviluppo.

Pubblico e privato devono investire nello sviluppo della conoscenza come fattore di successo ed elemento di vantaggio competitivo prioritario per le Imprese e il Paese, con particolare riferimento ai settori maggiormente capaci di dare impulso alla crescita e alla competitività dell’Italia.

Lo studio, che ha visto coinvolti docenti universitari e manager di Aziende, ha evidenziato una serie di criticità e identificato alcune proposte di soluzioni con l’obiettivo di avviare un dibattito su questo tema strategico per il nostro Paese.

LE CRITICITÀ

La prima criticità evidenziata è il drastico calo delle iscrizioni ai corsi di Ingegneria informatica e di telecomunicazioni, pur a fronte di una sostanziale tenuta delle iscrizioni complessive alla Facoltà di Ingegneria.

Queste discipline sembrano non

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Figura 2

Figura 3

suscitare più l’appeal di un tempo sui giovani: le ragioni vanno ricercate soprattutto nel cambiamento dello scenario economico e industriale del nostro Paese. I giovani s’iscrivevano alla Facoltà di Ingegneria delle Telecomunicazioni attratti dalla possibilità di lavorare sulle tecnologie e sull’innovazione, e le Aziende erano, in una certa misura, in grado di fornire una risposta a queste aspettative. L’apertura dei mercati nel settore delle TLC ha portato a una competizione molto agguerrita sul piano dei costi, e a strategie d’impresa molto focalizzate su interventi di “cost cutting”; i driver dell’innovazione sono diventati l’ottimizzazione dei processi industriali, finalizzata alla riduzione dei costi di produzione, e il marketing, finalizzato all’ampliamento della gamma dei servizi. L’attività di ricerca e sviluppo delle tecnologie ha subito, viceversa, drastici ridimensionamenti.

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GLI ALTRI TEMI

Le TLC hanno assunto più un ruolo di “commodity” che di settore trainante dello sviluppo economico. Contestualmente nel nostro Paese si è verificato un drastico ridimensionamento delle attività manifatturiere. Tutto ciò ha comportato una forte riduzione delle opportunità d’inserimento dei giovani ingegneri in ruoli in grado di fornire risposte alle loro aspettative professionali.

Accanto all’attenuarsi della motivazione professionale, l’altro problema che è emerso è quello dell’allineamento delle competenze degli Ingegneri “ICT” che oggi si laureano alle esigenze del mercato del lavoro.

Sotto questo profilo è emerso che le aziende oggi hanno prevalentemente bisogno di due tipologie di professionalità: • Tecnici con competenze molto specialistiche in grado di operare direttamente e immediatamente sugli impianti.

• Ingegneri professionisti con competenze di base ad ampio spettro e di tipo interdisciplinare, capaci e preparati per gestire la complessità considerando tutti gli aspetti che compongono un problema: tecnici, economici, finanziari, di risorse umane.

Entrambe queste figure professionali oggi sono molto carenti, poiché la laurea attuale, come è strutturata, ai primi fornisce competenze più

teoriche che pratiche e quindi scarsamente utilizzabili operativamente, ai secondi fornisce una competenza elevata, ma con un taglio prevalentemente specialistico e scarsamente interdisciplinare. Il risultato è che s’impiega troppo tempo per formare competenze che non servono allo scopo, mentre si tralascia di formare le competenze che occorrono alle imprese. È l’Università in grado di reagire a questo quadro in forte cambiamento, e di formare professionalità con le caratteristiche sulle quali maggiormente si concentra la richiesta del mondo del lavoro in questi ultimi anni? La capacità di reagire dell’Università è venuta a mancare. Ancorata a una visione tradizionale, essa è sicuramente in grado di fornire un’offerta formativa adeguata al fabbisogno di professionalità più consolidate, ma non altrettanto in grado di leggere i profondi cambiamenti nel settore delle TLC, recepire nuove conoscenze e adeguarsi ai nuovi mestieri che richiedono l’integrazione fra competenze differenti e la capacità di guardare alle TLC in maniera diversa.

Alla complessità crescente degli scenari, l’Università ha prevalentemente risposto con il moltiplicarsi del numero dei corsi specialistici, scendendo in profondità su alcune tematiche, ma perdendo in capacità di creare competenze integrate, così determinando maggiori difficoltà di interfacciamento

Figura 4

N. 02ƒ ;2011 tra le diverse discipline. Nello stesso tempo l’Università non è stata in grado di formare una generazione di tecnici con una preparazione focalizzata più sulla gestione degli impianti che sulla progettazione delle tecnologie, pur avendo la Riforma del 1999 introdotto una “scorciatoia” che consentiva di acquisire una laurea in un numero inferiore di anni.

Sotto questo profilo sarebbe stato necessario cogliere l’opportunità della Riforma universitaria che ha introdotto la laurea triennale (3+2) per impostare due corsi di laurea assolutamente differenziati finalizzati a formare due diverse figure professionali.

Punto fondamentale della Riforma è la nuova organizzazione degli studi universitari che prevede corsi di studio articolati in due livelli. Oggi il corso triennale, o laurea breve, non rappresenta una risposta alle esigenze del mondo delle imprese, in quanto costruito come percorso di preparazione al biennio successivo e non come un percorso formativo finalizzato a fornire una “professionalità compiuta”. La conseguenza è la creazione di professionalità ibride, in cui gli aspetti tecnici-operativi si mischiano con quelli progettuali, con competenze che sono comunque rimaste più teoriche che prati-

che, senza peraltro riuscire a dare un senso compiuto né alle prime, né alle seconde. È quindi inevitabile che la stragrande maggioranza degli iscritti a Ingegneria (in taluni Atenei si arriva sino al 100%) non si fermi al terzo anno, ma prosegua nel biennio successivo. Il corso dei 5 anni, a sua volta, con la sua enfasi sulla specializzazione tecnologica e la scarsa interdisciplinarietà appare anch’esso poco rispondente alle esigenze del mondo del lavoro.

IL MODELLO PROPOSTO

Il cambiamento da introdurre è rappresentato da un’impostazione didattica articolata su due corsi di laurea distinti per contenuto e per piani di studio.

L’attuale 3+2 deve trasformarsi in due corsi di studio assolutamente separati, in “parallelo” e non in “sequenza”. I corsi devono avere finalità completamente diverse: fornire competenze tecniche specialistiche e operative con il corso dei tre anni, fornire competenze di carattere interdisciplinare e generali con il corso dei cinque anni. I piani di studio devono essere molto diversi tra loro, salvo una piattaforma di competenze di base comuni, e profondamente diverse rispetto a quelli attuali, con la possibilità di differenziare anche il titolo di

Figura 5

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GLI ALTRI TEMI

riconoscimento alla fine del corso e con una scelta fatta a monte al momento dell’iscrizione e non nel corso degli studi.

IL RUOLO DELL’IMPRESA

L’Impresa, dal suo canto, non ha contribuito a migliorare “il prodotto”, praticamente assumendo solo Ingegneri con laurea magistrale e, spesso, impostando iter formativi al proprio interno dei giovani neoassunti. Se si vuole che l’approccio proposto funzioni, anche l’Impresa deve fare la sua parte applicando politiche di selezione, d’inserimento, retributive, d’inquadramento e di sviluppo differenziate per le due tipologie di professionalità.

Questo favorirebbe una maggiore chiarezza e una maggiore riconoscibilità delle due diverse tipologie di professionalità.

La relazione tra Università e Imprese rappresenta un altro dei punti centrali per la formazione delle nuove figure professionali. Nella pubblicazione Going for Growth, l’Ocse ha evidenziato, Paese per Paese le priorità d’intervento per uscire dalla congiuntura sfavorevole.

Per l’Italia, che mostra come già detto una evidente perdita di produttività e competitività, l’OCSE ha individuato cinque priorità: tra queste, ai primi posti troviamo la necessità di aumentare il livello di istruzione terziaria e quella di promuovere le collaborazioni tra imprese e Università.

Siamo anche noi fermamente convinti che in questa nuova era, per recuperare competitività internazionale, è necessario che in Italia il mondo dell’Università, il mondo della politica e quello delle imprese non procedano più come universi paralleli, bensì segmenti intrecciati di un unico percorso, di un unico obiettivo: la qualità del futuro dei nostri giovani. Da parte di questi soggetti non c’è stata, fino a oggi, una risposta adeguata; la relazione Industria-Università c’è, ma resta episodica e nel complesso non così organica, quasi del tutto circo-

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scritta all’effettuazione di stage presso le Imprese. Si tratta di risposte comunque parziali e inadeguate a risolvere il problema.

Il contributo delle Imprese alla formazione della conoscenza deve essere condotto all’interno del percorso universitario per dare alla preparazione professionale una connotazione maggiormente finalizzata a formare professionalità più integrate e più rispondenti alle esigenze e alle opportunità del mondo del lavoro, ruolo attualmente svolto unicamente dai Master post universitari. Bisogna entrare in una logica di “Università Aperta” e di “Azienda estesa”, dove i confini vengono trasformati in aree di contiguità e di lavoro congiunto con vantaggi per entrambi i soggetti e, soprattutto, per i giovani laureati.

Le Associazioni Industriali, nella loro

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GLI ALTRI TEMI

articolazione centrale (Confindustria) e territoriale, possono giocare un ruolo particolarmente significativo, ricercando soluzioni che possano costituire un punto di equilibrio tra capacità di risposte alle esigenze delle imprese presenti sui territori, da un lato, e l’esigenza di formare culture professionali con un respiro e una capacità di confronto sul piano internazionale, dall’altro. Radicamento sul territorio e internazionalizzazione sono due aspetti che devono coesistere e trovare reciproca capacità di alimentazione. La ricerca di questo equilibrio rappresenta uno dei punti centrali di un processo e di un percorso di cambiamento nella formazione universitaria, in particolare nel campo scientifico e dell’ICT, che costituisce una delle professionalità portanti per lo sviluppo delle Imprese e della Competitività del Paese. Per en-

trambe le situazioni, la relazione da sviluppare, per essere efficace, non può essere né spontanea, né episodica, ma sistematica ed organica.

Le Istituzioni rappresentano il terzo attore di questo “Triangolo della Conoscenza” e sicuramente fino a oggi non hanno brillato per la loro presenza. Le riforme non possono riguardare solo le strutture universitarie o i contenuti dei piani di studio o i regolamenti e le normative, ma devono essere accompagnate da politiche e interventi incentivanti, come politiche fiscali adeguate, criteri e piani di allocazione risorse, ecc., a sostegno degli obiettivi complessivi e funzionali agli interessi del Paese. Occorre avere una “vision” di sistema ed esprimere una “governance” del processo.

CAMPI E COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICA

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LA COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICA Carlo Carobbi1, Marco Cati2,3, Carlo Panconi3

Il comportamento a radiofrequenza dei componenti circuitali passivi L’induttore - Parte prima

THE RADIOFREQUENCY BEHAVIOR OF PASSIVE CIRCUIT COMPONENTS: THE INDUCTOR – PART 1 The RF behaviour of the inductor is complex. This is essentially due to two reasons. First, the inductor is rarely realized through an empty coil. Indeed practical realizations usually employ ferromagnetic materials, such as ferrites, whose electrical properties: a) are frequency dependent, b) may exhibit a non-linear behaviour and c) have non-negligible (frequency dependent) losses. Second, the impedance of the inductor increases when frequency increases, thus it tends to unintentionally couple to the surrounding metallic structures, the maximum coupling being at resonance where the inductor impedance is maximum. In this, and in the companion paper to be published in the next issue, The basic (intentional) behaviour of the inductor is here first introduced. Then the nonideal (unintentional) behaviour at RF is described (namely spurious electric field coupling, losses, relaxation, temperature dependence and saturation). Examples of practical inductor realizations are offered.

RIASSUNTO Il comportamento a radiofrequenza degli induttori è complesso. Questo è essenzialmente dovuto a due ragioni. In primo luogo, l’induttore è raramente realizzato su una bobina vuota. Infatti le realizzazioni pratiche di solito impiegano materiali ferromagnetici, come le ferriti, le cui proprietà elettriche sono: a) dipendenza dalla frequenza, b) comportamento talvolta non lineare e c) presenza di perdite (dipendenti dalla frequenza) non trascurabili. In secondo luogo, l’impedenza degli induttori cresce al crescere della frequenza, facilitando l’accoppiamento non intenzionale con le strutture metalliche circostanti; il massimo accoppiamento si verifica alla risonanza dove l’impedenza è massima. In questo articolo, così come nel successivo, viene introdotto il comportamento ideale (intenzionale) dell’induttore, e successivamente descritto il suo comportamento non ideale (non intenzionale) a radio frequenza (vale a dire l’accoppiamento spurio del campo elettrico, le perdite, il rilassamento, la dipendenza della temperatura e la saturazione). Sono offerti esempi di realizzazioni pratiche degli induttori.

INTRODUZIONE

Con questo numero di Tutto_Misure continueremo la rassegna sul comportamento a radio frequenza (RF) dei componenti circuitali passivi. Concentreremo l’attenzione sugli induttori soffermandoci inizialmente sui principi fisici che ne regolano il funzionamento per poi passare alla presentazione del circuito equivalente a costanti concentrare che ne modella il comportamento a RF in termini di impedenza elettrica vista ai terminali e infine alla descrizione del-

l’attuale tecnologia costruttiva degli induttori utilizzati nelle moderne schede elettroniche. Nell’ultima parte dell’articolo saranno inoltre presentate le proprietà magnetiche tipiche dei materiali ferromagnetici in termini di permeabilità magnetica.

scorre in un circuito produce inevitabilmente un campo magnetico H nello spazio circostante. Se la corrente i varia nel tempo, il flusso del campo magnetico Φ concatenato al circuito risulta variabile, determinando nel circuito una forza elettromotrice (f.e.m.) indotta che si oppone alla variazione del flusso (legge di Faraday). L’induttanza L del circuito, chiamata anche coefficiente di autoinduzione o autoinduttanza1, è il rapporto tra il flusso del campo magnetico Φ concatenato e la corrente i: L=

Φ i

(1)

L’unità di misura dell’induttanza è Henry, simbolo H. È possibile dimostrare che il valore della induttanza dipende solo dalla geometria del circuito e dalle caratteristiche magnetiche dello spazio circostante investito dal flusso magnetico.

Dal punto di vista circuitale un induttore è quindi individuato da un volume di spazio dove, a fronte di una circolazione di corrente i, si può pensare concentrata la totalità del flusso di campo magnetico Φ concatenato al circuito stesso. Un esempio di confinamento del flusso magnetico Φ all’interno di un volume definito è rappresentato da una struttura toroidale realizzata con materiale ferromagnetico come mostrato in Fig. 1 attorno al quale vengono avvolte un numero N di spire.

Oltre a quanto sopra descritto, l’utilizzo del materiale ferromagnetico permette di ottenere, a parità di volume occupa1

Università di Firenze Ricerca e Sviluppo, Esaote S.p.A., Firenze 3 Elettroingegneria, Pistoia L’autoinduttanza La presenza di una corrente i che marco.cati@esaote.com IL COMPORTAMENTO RF DELL’INDUTTORE

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CAMPI E COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICA

v (t ) =

Figura 1 – Confinamento del flusso magnetico Φ: struttura toroidale

to dall’avvolgimento, valori d’induttanza superiori e fortemente dipendenti dalle caratteristiche magnetiche del materiale utilizzato (vedi seguito).

A partire dalla sopra citata legge di Faraday, tenendo conto della (1), e assumendo che l’induttanza L non dipenda dal tempo2, si ottiene:

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dΦ di (t ) =L dt dt

(2)

dove con v(t) è stata indicata la tensione che occorre applicare ai terminali dell’induttore per far scorrere nell’avvolgimento la corrente i(t).

Passando nel dominio della frequenza la relazione che lega il fasore della tensione V a quello della corrente I è data

da: V = jωL ⋅ I

(3)

con ω=2πf pulsazione angolare e f frequenza. ZL=jωL è l’impedenza vista ai terminali dell’induttore. ZL ha modulo crescente al crescere di f e fase +π/2 per qualsiasi valore di f. Nel

seguito vedremo che per un induttore reale le caratteristiche a RF si discosteranno da quelle sopra citate.

Parametri parassiti In analogia a quanto discusso nel caso del condensatore reale, gli ingredienti principali per modellare il comportamento a RF di un induttore sono l’induttanza L, la resistenza parassita R e la capacità parassita C. È opportuno fare qualche considerazione: 1) la resistenza parassita R rende conto della dissipazione di energia sia per via delle perdite associate alla struttura metallica dell’induttore (avvolgimento) sia per via delle perdite per isteresi nel materiale magnetico.

Di fatto, il contributo della dissipazione di energia nel metallo è di solito trascurabile a RF (conta solo alle frequenze molto basse dove la resistenza dell’avvolgimento prevale sulla

N. 02ƒ ;2011 reattanza ωL). Più importante invece è la dissipazione di energia nel materiale ferromagnetico, che però risulta non facilmente modellabile per la forte dipendenza dalla tipologia del materiale impiegato e, per un dato materiale, dalla frequenza (vedi seguito), 2) la capacità parassita C rende conto della presenza del campo elettrico che si instaura sia tra spira e spira dell’avvolgimento che tra l’avvolgimento e il mondo esterno.

Come per il condensatore reale, il valore dei parametri parassiti è determinato essenzialmente da due fattori: a) il package del componente (forma, dimensioni, ecc) e b) il montaggio sul circuito elettronico a foro passante (TH) oppure a montaggio superficiale (SMD). Nei paragrafi seguenti sarà fornito un circuito equivalente capace di descrivere il comportamento a RF e ne saranno evidenziati i limiti di impiego.

Il circuito equivalente A seconda delle necessità gli induttori sono disponibili in molte forme costruttive. La forma di induttore più diffusamente utilizzata è rappresentata da quella a montaggio superficiale a filo avvolto oppure multi-layer (Fig. 2).

Un’altra forma diffusa soprattutto per le applicazioni di potenza che prevedono l’impiego degli induttori sulla sezione di rete (filtri di rete, trasformatori per convertitori AC/DC, ecc.) è quella stampata (Fig. 3).

Per tutte le tipologie esistenti di induttori il modello circuitale che rende conto del comportamento a RF è del tipo RLC parallelo come quello rappresentato in Fig. 4.

Figura 2 – Induttori a montaggio superficiale.

A filo avvolto (Fig. 2a), multi-layer (Fig. 2b)

Figura 3 – Induttori stampati

Figura 4 – Circuito equivalente dell’induttore

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CAMPI E COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICA

L’impedenza equivalente vista ai ter- del 2011, pag. 45). In minali del condensatore sarà quindi realtà le cose non stanespressa dalla relazione: no proprio così. Nell’intorno della frequenza di risonanza infatti l’indutR + jωL tore presenta, come ZL = (4) 2 detto, una situazione di 1− ω LC + jωRC alta impedenza rendendo di fatto possibile la In generale, l’andamento in frequenza circolazione di corrente della (4) risulta piuttosto complesso. Nel- di modo comune I Figura 6 – Induttore reale: possibile presenza di corrente l’ipotesi di considerare il valore della nella massa (Fig. 6).CM di modo comune In resistenza parassita R piccolo rispetto a questa situazione non è ωL (come avviene nei casi reali) è possi- più verificata la condizione di porta Carlo Carobbi si è laubile dimostrare che: reato con lode in Ingecioè la corrente in entrata da un termi1) per f<fr≅1/(2π√LC) il modulo dell’im- nale del componente non è uguale a gneria Elettronica nel pedenza vista ai capi del componente è quella in uscita (I ≠I ): la differenza tra 1994 presso l'Università 1 2 del tipo induttivo, cioè cresce al crescere le due correnti è tanto maggiore quandi Firenze. Dal 2000 è della frequenza, 2) per f>fr il comporta- to più l’impedenza Z +Z è paragonaDottore di Ricerca in 1 2 mento è di tipo capacitivo cioè il modu- bile all’impedenza alla “Telematica”. Dal 2001 è risonanza dello dell’impedenza decresce al crescere l’induttore Z . ricercatore presso il Dipartimento di L della frequenza ed infine, 3) per f=fr l’imElettronica e Telecomunicazioni dell'Unipedenza vista ai terminali dell’induttore versità di Firenze dove è docente di assume un valore elevato: si tratta di una RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI Misure Elettroniche e di Compatibilità situazione di alta impedenza. La Fig. 5, Elettromagnetica. Collabora come ispetche mostra l’andamento del modulo del- 1. “How to choose ferrite components tore tecnico con l’ente unico di accredil’impedenza misurata ai capi di una for EMI suppression”, Technical Infor- tamento Accredia. È presidente del SC 210/77B (Compatibilità Elettromagnetifamiglia di induttori SMD multi-layer di mation Report, Fair-rite Corp. dimensioni 2220 (Fig. 5.b, 22x20 mille- 2. “Inductors: General technical infor- ca, Fenomeni in alta frequenza) del CEI. simi di pollice) e a filo avvolto di dimen- mation”, Vishay, October 2008. sioni 0805 (Figura 5.a, 8x5 millesimi di 3. The Feynman Lectures on Physics pollice), conferma quanto qui descritto. by R.P. Feynman, R.B. Leighton and Da notare che fissata la tipologia co- M. Sands, Addison-Wesley Publishing Marco Cati si è laureato struttiva degli induttori la capacità Company (1970). con lode ed encomio soparassita è la stessa per tutti i valori di 4. Clayton Paul, “Introduction to eleclenne in Ingegneria Eletinduttanza. tromagnetic compatibility”, Wileytronica all’Università di La trattazione fin qui presentata può Interscience, 1992, ISBN Firenze nel 2001. Dal portare il lettore alla conclusione che il 9780471549277.

2005 è Dottore di Ricercomportamento dell’induttore reale sia ca in Ingegneria dell’Affiduale rispetto a quello del condensatodabilità, Manutenzione e Logistica. Dal re reale: si confronti la Fig. 5 con la cor- NOTE 2005 fa parte del reparto R&S di Esaorispondente figura relativa al caso del te dove è responsabile delle verifiche di condensatore reale (Fig. 4 in T_M no. 1 1 L’autoinduttanza L va distinta dalla Compatibilità Elettromagnetica su dimutua induttanza M definita come il rapporto tra il flusso del campo magnetico Φ12 concatenato con un circuito 2 a seguito della presenza della corrente i1 che scorre in un circuito 1 e la corrente i1 stessa.

2 Perché si esclude che il circuito magnetico si deformi nel tempo e anche che intervengano apprezzabili fenomeni di non-linearità.

Figura 5 – Impedenza misurata per vari induttori a montaggio superficiale.

A filo avvolto (Fig.5a), multi-layer (Fig. 5b)

spositivi ecografici.

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)

Andare alle fiere fa bene A spasso per gli stand di visione ad Afidabilità & Tecnologie 2011

EXHIBITIONS ARE USEFUL – WALKING THROUGH THE BOOTHS AT AFFIDABLITÀ & TECNOLOGIE 2011

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 interessata 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.

Andare alle fiere fa bene, specialmente quando, a distanza di un anno, si vede un incremento di presenze di pubblico e di espositori come quello che ha caratterizzato l’evento Affidabilità & Tecnologie tenutosi lo scorso Aprile. Molte le aziende che progettano e sviluppano sistemi di visione chiavi in mano, molte le aziende che li distribuiscono, molti i visitatori interessati alle presentazioni fatte dalle aziende, relativamente a casi applicativi interessanti. In questa rubrica non citerò i singoli attori, perché la lista è facilmente reperibile all’indirizzo www.affidabilita.eu/aet2011; come vedrete, erano presenti i più importanti produttori di hardware e software e, lasciatemelo dire, un notevole numero di PMI, che sono veri gioielli in materia di qualità, inventiva e competenza.

La lista della spesa di un sistema di visione è tutto sommato piuttosto corta: una o più telecamere, ottiche opportune, un sistema d’illuminazione, del software di elaborazione delle immagini, una stazione di salvataggio, elaborazione e organizzazione dei dati, un sistema attuatore. Per fare

un’analogia semplice, sono un pò come il pane: farina, acqua, lievito e sale. Eppure se andiamo in una panetteria abbiamo a disposizione pane di diversa qualità, e con gusti invariabilmente diversi. È la lunga lista dei dettagli della lavorazione che fa la differenza: il tipo di farina, la sua regione di provenienza, la durezza dell’acqua, il tipo di lievito, la durata della lievitazione, temperatura e umidità del forno… e così via.

Tornando al sistema di visione, è immediato perdersi nella varietà che il mercato attualmente offre in materia di telecamere (analogiche, digitali, CCD, CMOS, nel visibile, nell’infrarosso, ecc.), in materia di ottiche (diverse per qualità, lunghezze focali, dimensioni, attacchi), in materia di dispositivi di illuminazione (diversi per la sorgente, per la direzionalità della luce, per la geometria di illuminazione), in materia di piattaforme di elaborazione (non-real-time, real-time,

con logica riconfigurabile, con logica programmabile…), su piattaforma PC, smart camera o dispositivi embedded, con protocolli di comunicazione sincroni, asincroni, bus seriali, protocolli ethernet e così via. Il sistema attuatore, infine, è strettamente legato al tipo di operazione che il sistema di visione è chiamato a realizzare: misurare caratteristiche dimensionali e geometriche dei pezzi, contare i pezzi, verificarne la conformità, l’integrità, la finitura superficiale, l’orientamento.

Nel corso degli anni la tendenza che si è andata via via sempre più accentuando è stata nella direzione di aumentare le prestazioni delle telecamere (frequenza di acquisizione, risoluzione, dinamica, qualità dell’immagine), specializzare le ottiche (non telecentriche, telecentriche, pericentriche), produrre software di elaborazione flessibili, realizzare piattaforme hardware in grado di risolvere problemi anche molto stringenti in termini di tempo di elaborazione.

Questa enorme varietà di prodotti, e la numerosità delle aziende del settore, sono la risposta a una richiesta comune: quella di risolvere problemi che hanno quasi sempre una loro unicità, caratterizzati come sono da requisiti d’ingresso molto specifici.

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VISIONE ARTIFICIALE

Stranamente, invece, la percezione che più comunemente si ha del sistema di visione è che sia un “apparato che ci vede” e, come avviene fisiologicamente per il nostro apparto di visione, sia in grado di comprendere, identificare, metabolizzare e agire.

Tuttavia, queste ultime, sono attività peculiari del sistema cerebrale, ed è indispensabile tenere presente che, per quanto intelligente un sistema di visione possa essere, esso rimane un sistema artificiale, che pochissimo ha a che vedere con la flessibilità, la velocità di elaborazione, la capacità percettiva del sistema di visione/elaborazione umano.

Un sistema di visione è di per sé un sistema che, se ben attrezzato per eseguire una certa attività, la esegue bene, con alta ripetibilità, in modo affidabile e senza stancarsi: esso mostra quindi una certa complementarietà rispetto al nostro sistema percettivo, che, accanto alla enorme capacità di elaborazione presenta una ridotta affidabilità, specialmente in attività di controllo ripetitive.

Di questo aspetto, a mio avviso fondamentale, si è parlato nel convegno “Visione Artificiale: per l’affidabilità dei prodotti, l’ottimizzazione dei processi, la tracciabilità degli elementi”, anch’esso organizzato nell’ambito di A&T a cura del collega Remo Sala del Politecnico di Milano: i relatori, sia dal mondo della ricerca sia da quello dell’industria, hanno evidenziato anche come il problema sia più di natura culturale che tecnologica: la fase di contatto fra il committente e il progettista che è necessaria all’attività di progettazione e realizzazione del sistema di visione non può limitarsi ai primi contatti e alla stesura del contratto: al contrario, è necessario “spalmarla” lungo tutta l’attività, per ottenere da parte di entrambi gli attori la condivisione più ampia e puntuale possibile delle finalità del sistema, dei suoi limiti e delle sue potenzialità. Questo è il requisito che fa di un sistema che “funziona quasi”, un “sistema che funziona”1, tanto più in un mercato produttivo che ha come primo obbiettivo la riduzione dei tempi e dei costi, e che

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pertanto non può permettersi arresti macchina, mancata accettazione del prodotto, ed estenuanti sessioni di “ma io credevo che” e “forse non ci siamo capiti”.

Nelle aziende di integratori (quelle col fiore all’occhiello di cui parlavo all’inizio), va emergendo la tecnologia che combina la manipolazione di robot con telecamere bidimensionali e/o tridimensionali, per applicazioni di pick & place, di controllo dimensionale e di difettosità di oggetti complessi e di bin-picking.

La realizzazione di sistemi pick&place sfrutta principalmente robot di piccolo-medio taglio e ricette di elaborazione 2D (ad esempio, pattern matching ed edge detection) per effettuare il riconoscimento, la presa e il trasporto di oggetti con geometria prevalentemente bidimensionale, spesso messi in vibrazione su un nastro trasportatore.

Le applicazioni di controllo dimensionale e di finitura superficiale riguardano l’ispezione in tempi brevi di forme complesse. Esse sfruttano sistemi di visione 2D per l’acquisizione e l’elaborazione delle parti da controllare, e il riposizionamento del pezzo in corrispondenza a ciascuna immagine: si intuisce che tale stadio può essere vantaggiosamente effettuato mediante robot.

La realizzazione di applicazioni di bin-picking si riferisce invece alla presa di oggetti di forma libera o complessa disposti in modo disordinato o semi-disordinato in cassoni.

Questa è un’applicazione strategica per la semplificazione delle linee di produzione, poiché consente la riduzione del tempo necessario alla movimentazione dei pezzi da un’isola di lavorazione alla successiva, e la riduzione dei costi attualmente sostenuti per la realizzaione degli impianti che effettuano la movimentazione. Essa pone problemi notevoli, poiché l’obbiettivo del processo è l’identificazione degli oggetti nello spazio, e richiede lo sviluppo dei sistemi di visione ad aumentata intelligenza di cui si

sente la necessità da almeno due decine di anni.

Quanto visto ad A&T mi ha convinto che i tempi stanno maturando molto velocemente. Infatti l’integrazione robot-visione introduce l’elemento “flessibilità operativa”: il robot, una volta dotato di opportuni occhi, se abilmente istruito, ha in sé la capacità di presa e movimentazione. Il mercato offre attualmente strumenti di elaborazione specificamente progettati per ampliare, all’interno della gamma delle operazioni di elaborazione, quelle dotate di intelligenza: mi riferisco in modo particolare alle librerie di visione 3D, che consentono lo sviluppo di applicazioni di misura 3D e di riconoscimento 3D che era impensabile inserire in un sistema chiavi in mano fino a un paio di anni fa (mi riferisco ovviamente ai prodotti di MVTEC e di AQSENSE). Questi strumenti consentono di acquisire la forma tridimensionale della scena e di correlarla al modello CAD (Templato) degli oggetti, per stimare posizione e orientamento di ciascun pezzo e determinare la direzione di presa.

Come ricercatore che ha operato nel campo dei sistemi di visione 3D prima che in quelli 2D non posso che essere entusiasta che il know-how sviluppato nei centri di ricerca diventi fruibile commercialmente. Va da sé che niente di tutto questo potrà evvenire se non sarà accompagnato da un adeguato aggiornamento dell’utenza, che renda gli operatori del settore adeguatamente abili nel suo utilizzo, e gli utenti finali consapevoli delle possibilità e dei suoi limiti.

NOTE

Espressione sentita durante un’interessantissima chiaccherata con l’Ing. Fabio Greco e subito adottata.

1

I SERIALI MISURE E FIDATEZZA

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MISURE E FIDATEZZA Marcantonio Catelani1, Loredana Cristaldi2, Massimo Lazzaroni3

Le funzioni di affidabilità Alcuni modelli

RELIABILITY FUNCTIONS: SOME MODELS The reliability of an item of a system can be defined as the probability that the device or the system will adequately perform the specified function for a well-defined time interval in specified environmental conditions. Starting from this first definition it is well clear the importance of the probability and statistic sciences in both reliability definition and evaluation. This paper is devoted to introducing some important probability and statistic concepts necessary for reliability evaluation. In particular, the statistical point of view is developed and discussed as a first approach to dependability feature of a system or a device.

RIASSUNTO In un lavoro precedentemente scritto su questa rubrica si è cercato, come punto di partenza, di fare chiarezza, per quanto possibile, sulla terminologia in ambito affidabilistico. Questo articolo, invece, focalizza l’attenzione su alcune funzioni, e relativi modelli matematici, che in termini generali prendono il nome di “funzioni di affidabilità”. La trattazione teorica di questo argomento è molto complessa poiché, a partire da approcci sperimentali sulla base di prove di laboratorio (prove di affidabilità), si perviene ai modelli matematici con l’ausilio della teoria della probabilità e della statistica. Nei limiti del possibile cercheremo, pertanto, di fornirne una versione semplificata che crediamo comunque utile per comprendere l’importanza dell’argomento e, punto essenziale, per rendere consapevoli gli interessati che gli aspetti affidabilistici non possono assolutamente essere presi in considerazione e trattati, come purtroppo sovente accade, a prodotto realizzato. Le prestazioni di affidabilità devono assolutamente essere considerate come “specifiche di progetto” per la definizione della configurazione di sistema e della scelta dei componenti e del loro utilizzo, e rappresentano quindi un elemento essenziale per una corretta progettazione. Approfondimenti teorici potranno essere fatti ricorrendo ai riferimento bibliografici citati.

INTRODUZIONE

Ricercando in un dizionario il significato del termine “affidabilità” non è inusuale trovare la seguente definizione: Affidabilità – da affidabile (persona o cosa in cui si ha ragione di riporre fiducia) e quindi da affidare (per influsso semantico dall’inglese reliable) grado di fiducia che si può riporre in qualche cosa o qualcuno [1]. L’idea di base è, quindi, quella di proiettare su oggetti e sistemi l’attesa non di un risultato ma di una continuità prestazionale ovvero di una “disponibilità”.

In termini molto semplici, il concetto di

disponibilità implica che un dispositivo possa essere utilizzato, fissate certe condizioni, entro il ciclo di vita atteso rispondendo a proprietà stabilite a priori. Le implicazioni che ne conseguono possono variare in funzione dell’interlocutore, ovvero del fornitore, dell’acquirente e/o del committente piuttosto che, se previsto, delle autorità.

In generale sarebbe auspicabile che per qualunque dispositivo oggi immesso sul mercato venissero fornite informazioni anche sul relativo ciclo di vita; alla luce di ciò occorre quindi definire, sulla base di sufficienti, per-

tinenti e attendibili dati sperimentali, l’affidabilità statistica di tale dispositivo. Lo studio statistico dell’affidabilità, dovendo comunque contare sull’esperienza derivante dalla raccolta dei dati sperimentali, presuppone pertanto la conoscenza del concetto di “fenomeno aleatorio” e del significato delle leggi di distribuzione; è da ciò che nasce la definizione riportata nella CEI 56-50 al punto 191-12-01 dove l’affidabilità viene trattata in termini probabilistici e tale probabilità caratterizza quindi l’attitudine espressa dalla “affidabilità” [2].

LE CARATTERISTICHE DELL’AFFIDABILITÀ

La definizione di affidabilità, come attitudine dell’elemento a svolgere la funzione richiesta in condizioni date per un dato intervallo di tempo, discussa nel precedente articolo di questa rubrica rappresenta una “specifica” della “fidatezza” (in inglese dependability) per la quale è necessario definire una metrica che ne consenta una valutazione quantitativa e comparativa.

L’attitudine a “svolgere la funzione richiesta” non può che essere intesa come complementare ad una situazione di guasto [CEI 56-50, 191-04-01].

Quindi, così come al guasto si associa un tempo di vita – noto come “tempo al guasto”, nel caso più semplice di un componente – la valutazione quantitativa dell’affidabilità

1

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

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Tabella 1 – Guasti nei vari intervalli

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I SERIALI MISURE E FIDATEZZA

passa attraverso la valutazione della affidabilità come “prestazione”, ovvero attraverso la valutazione del tempo medio fino al guasto MTTF (Mean Time To Failure), del tasso di guasto λ e, per i sistemi riparabili, del tempo medio tra guasti MTBF (Mean Time Between Failures).

MTTF =

t 1 + t 2 + ... + t n

(3)

n

Fissato un intervallo di osservazione di durata nota siamo in grado di valutare la relazione (1) per ogni intervallo di ampiezza ∆t=tn-tn-1 Questa procedura, che da un punto di vista prettamente sperimentale elimina il problema dell’osservazione continua del processo di guasto, suggeriLA RELAZIONE TRA FUNZIONI sce, inoltre, la definizione di un istoDI AFFIDABILITÀ gramma sperimentale delle frequenze E DATI SPERIMENTALI relative, dove ∆t (intervallo tra un riCercheremo di definire l’affidabilità lievo e il successivo) rappresenta la partendo dalla definizione “empirica” larghezza delle classi la cui altezza è ricavata dall’analisi dei dati di gua- data da: sto. Consideriamo n elementi uguali n t + ∆t − ng t per semplicità di trattazione e messi in f t = g (4) E esercizio al tempo t=0 nelle stesse n ⋅ ∆t condizioni. Supponiamo sia essi statiCombinando le (2) e (4) risulta: sticamente indipendenti.

Sia ns(t) il sottoinsieme di n funzionanti al F t + ∆t i − FE t i generico tempo t (elementi sani al tempo f t = E i E t). È ragionevole definire il rapporto: ∆t i (5) ns (t ) RE (t ) = (1) con t i ≤ t ≤ t i + ∆t

(

()

()

(

)

()

)

( )

n

Intervallo di tempo) (ore

Unità guaste alla fine dell’intervallo di tempo

0-1000 1000-2000 2000-3000 3000-4000 4000-5000 5000-6000 Totale guasti

072 024 032 034 023 015 200

La valutazione empirica dell’Affidabilità viene effettuata al termine degli intervalli temporali indicati nella tabella 1. Dalla tabella si osserva che in ogni intervallo di 1 000 ore si sono guastate un certo numero di unità ma non è possibile dire quando ogni singolo guasto si è manifestato. La valutazione dell’affidabilità può esser quindi condotta solo per intervalli di tempo discreti. Occorre inoltre fare due considerazioni: all’inizio della prova tutte le unità sono funzionanti e pertanto l’affidabilità assume valore unitario; la prova termina quando tutte le unità risultano guaste e pertanto l’affidabilità al termine della prova è sicuramente nulla. È possibile pertanto calcolare la funzione empirica di affidabilità costruendo la tabella 2 con il relativo grafico (Figura 1). Per quanto riguarda il numero dei sani si deve tener conto che questi sono quanto rimasto funzionante al termine di ogni intervallo di tempo. Se ne deduce che, per esempio, dopo 1 000 ore di funzionamento sono ancora in funzione 128 elementi:

Definendo come “Tasso di guasto istantaneo” la funzione data dal rapporto tra la probabilità dell’evento e la durata dell’intervallo di osservazione, avremo che, in termini empirici, è possibile esprimere il tasso di guasto attraverso il rapporto tra gli elementi n ( t = 1000 ) = n − n = 200 − 72 = 128 s s che si sono guastati nell’intervallo (t, A 1 000 ore di funzionamento l’affit+∆t] e il numero ns(t) di elementi fundabilità empirica, in base alla (1), è zionanti al tempo t, ovvero: data dal rapporto fra il numero di unità ancora funzionanti (128) e il n t t n t ∆ − + 1 g g λE t = ⋅ = numero iniziale di unità coinvolte nella prova (200): il risultato vale ns t ∆t 0,64.

(6) In maniera analoga si determinano fE t n = fE t ⋅ = le altre funzioni empiriche secondo ns t RE t le relazioni (2), (4), (6) ottenendo ns (t ) ng (t ) quanto in Tabella 3. In Figura 2 si FE (t ) = 1 − RE (t ) = 1 − = (2) Appare evidente che il tasso di guasto riporta l’andamento del solo tasso di n n è il reciproco di un tempo e per tale guasto. espresso in ore dove ng(t) è il numero di elementi gua- motivo usualmente -1). alla meno uno (h sti al tempo t, considerando che ns(t) + ng(t) = n. Indicando con t1, t2, . . tn i LE GRANDEZZE DI PREVISIONE tempi al guasto osservati per gli n ele- Esempio applicativo 1 menti presi in considerazione, è pos- I dati di prova, in termini di guasto, Quanto detto, proprio perché basato sibile definire il valore medio dei relativi a n = 200 componenti sono su osservazione di dati sperimentali, è tempi al guasto MTTF come: comunemente noto come approccio riportati in Tabella 1.

dove il pedice “E”, presente anche nelle formule a seguire, denota una funzione empirica.

Dal momento che la definizione di probabilità basata sul concetto di frequenza relativa determina la probabilità di un evento proprio come rapporto tra il numero delle volte in cui si presenta e il numero complessivo, la funzione R E(t) esprime di fatto una probabilità che possiamo chiamare affidabilità empirica (Reliability è il termine anglosassone). Dalla funzione affidabilità si ricava la funzione complementare “Inaffidabilità” F E(t), che in termini empirici vale:

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(

()

()

()

() ()

) ()

()

N. 02ƒ ;2011 Tabella 2 – Funzione empirica di affidabilità t (ore) 1 2 3 4 5 6

0 000 000 000 000 000 000

ns

ng

RE (t)

200 128 104 072 038 015 000

000 072 096 128 162 185 200

1 0,640 0,520 0,360 0,190 0,075 0

empirico; per tale ragione, le grandezze affidabilità, inaffidabilità, etc. possono essere considerate come una stima empirica delle corrispondenti grandezze definite attraverso la teoria della probabilità [3].

Per il passaggio alle grandezze di previsione (appartenenti al dominio del continuo) occorre definire il “tempo al guasto” (in realtà, corrisponde a una variabile aleatoria indicata con T); ovviamente tale variabile assume valori maggiori o uguali a 0. Partendo da questa doverosa, anche se non esaustiva precisazione, la funzione affidabilità, R(t), esprime la probabilità che il sistema non si guasti nell’intervallo (t,t+dt); viceversa, F(t) esprime la probabilità che il sistema si guasti nello stesso intervallo. Per la funzione densità di probabilità di guasto:

λ( t ) =

f(t ) R( t )

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I SERIALI MISURE E FIDATEZZA

(9)

Tralasciando volutamente tutti i calcoli, si arriva a dimostrare la Legge fondamentale dell’affidabilità: t

− ∫ λ ( τ ) dτ

(10) R( t ) = e 0 La (10) rappresenta una relazione molto complessa [5], [6] ma, indipendentemente da ciò, consente di fare una importante considerazione: l’affidabilità è legata al tasso di guasto.

IL TASSO DI GUASTO

Richiamando l’espressione (10), nell’ipotesi semplificativa di tasso di guasto costante, si ottiene: R( t ) = e − λt

(11)

L’ipotesi fatta equivale a valutare il (7) funzionamento del dispositivo nella Figura 1 – Funzione empirica RE(t) zona pressoché piatta della curva a relativa ai dati di tabella 2 vasca [7], condizione spesso applicada cui si determina la proba- bile ai dispositivi elettronici. Sostituenbilità che il sistema do la (11) nella (8) si ha: si guasti nell’intervallo 1 Tabella 3 – Funzioni empiriche (t, t+dt).

MTTF = (12) λ Analogamente, è possibi-3 -1 -3 -1 t (ore) RE(t) FE(t) FE(t+∆t)-FE(t) fE (t)[10 h ] λE(t)[10 h ] le determinare il valore Quindi, ricapitolando, è possibile dire teorico dell’MTTF utiliz00 0-1 000 0,640 0,360 0,360 0,360 0,360 che, noto il tasso di guasto determizando l’approccio previ1 001-2 000 0,520 0,480 0,120 0,120 0,188 nabile ad esempio attraverso banche sionale. Richiamando la 2 001-3 000 0,360 0,640 0,160 0,160 0,308 dati [6], è possibile tracciare la curva definizione di valore 3 001-4 000 0,190 0,810 0,170 0,170 0,472 di affidabilità (Figura 3) la quale, parmedio teorico data in sta4 001-5 000 0,075 0,925 0,115 0,115 0,605 tendo da 1 per t=0, ha una pendenza tistica, è facile dimostrare 5 001-6 000 0,000 1,000 0,075 0,075 1,000 dipendente dal valore di λ e la cui che, nota la funzione di area sottesa corrisponde all’MTTF. affidabilità R(t) del dispoOccorre a questo punto fare una presitivo, si ha: cisazione relativa al tasso di guasto.

Preme ricordare che l’ipotesi di tasso ∞ (8) di guasto costante è una semplificaMTTF = ∫ R( t )dt 0 zione che rispecchia bene il comportamento di gran parte dei componenda cui si evince che l’MTTF rap- ti elettronici; per altri componenti, presenta l’area sottesa dall’affi- invece, tale ipotesi può non essere del dabilità. Nel caso più complesso tutto sostenibile, come spesso accade di un sistema la cui affidabilità in ambito meccanico. Ciò porta a vale RS(t), l’MTTFS è ancora dato definire modelli di tasso di guasto dalla (8) sostituendo RS(t) al posto anche molto complessi, che dipendodi R(t). In ogni caso MTTF ed no dalle caratteristiche chimico-fisiche MTTFS sono espressi in ore. dei materiali e dal relativo processo Figura 2 – Andamento tasso di guasto Il Tasso di guasto istantaneo di degrado che porta alla condizione vale: di guasto. In ambito elettronico, dF ( t ) dR( t ) f(t ) = =− dt dt

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N. 02ƒ ; 2011

Figura 3 – Andamento qualitativo dell’Affidabilità

plice e intuitivo il significato fisi- tezza, T_M 1/11, ISSN: 2038-6974. co delle funzioni fondanti la teo- 8. L. M. Leems, Reliability: probability Models and Statistical Methods, Second ria dell’affidabilità.

comunque, gran parte delle banche dati di affidabilità ipotizzano il tasso BIBLIOGRAFIA di guasto costante.

CONCLUSIONI

Si è cercato di inquadrare l’affidabilità come un requisito quantitativo di un dispositivo o sistema. Individuando nel tempo al guasto il punto di partenza per la definizione di una “metrica”, sono state richiamate le principali funzioni che contribuiscono a definire l’affidabilità. Il passaggio dalle grandezze empiriche, proprio perché legate alla definizione di probabilità come frequenza di ripetizione di un evento, ha consentito di evidenziare in modo sem-

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1. Nuovo Zingarelli, Zanichelli.

2. CEI 56-50: Terminologia sulla fidatezza e sulla qualità del servizio.– prima ed. maggio 1997.

3. G. Iuculano: Introduzione a probabilità, statistica e processi stocastici, Pitagora editrice, Bologna 1996 4. R. C. Michelini, R. P. Razzoli “Affidabilità e sicurezza del manufatto industriale: la progettazione integrate per lo sviluppo sostenibile” Tecniche nuove (ed. 2000).

5. F. Galetto, Affidabilità, Vol. 1, CLEUP (Padova).

6. A. Birolini, Reliability Engineering: Theory and Practice, Sixth Edition, 2010, Springer.

7. M. Catelani, L. Cristaldi, M. Lazzaroni, L. Peretto, P. Rinaldi, Le parole della fida-

Edition, 2009, Lightning Source, ISBN: 978-0-692-00027-4.

Marcantonio Catelani si è laureato in Ingegneria elettronica presso l’Università degli Studi di Firenze. È attualmente docente di Affidabilità e controllo qualità presso la Facoltà di Ingegneria di Firenze ed afferisce al Dipartimento di elettronica e telecomunicazioni. L’attività di ricerca riguarda misure e metodi per l’affidabilità in ambito elettronico, tecniche di diagnosi di guasto, attività sperimentali e prove di affidabilità di componenti e sistemi, sistemi automatici di misura per la gestione delle attrezzature di prova.

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I SISTEMI RFID

I SERIALI I SISTEMI RFID

Alessandro Clerici, Cristina Quetti (Lab#ID)

Sistemi RFID: alcuni ambiti di applicazione

RFID SYSTEMS: SOME APPLICATION FIELDS The paper describes some of the main applications of RFId systems in industry, also with the presentation of examples related to projects developed by Lab#ID, the laboratory on RFId systems active in the Carlo Cattaneo – LIUC University.

RIASSUNTO L’articolo descrive alcuni tra i principali campi di applicazione dei sistemi RFId in ambito industriale, anche attraverso la presentazione di esempi relativi a progetti sviluppati da Lab#ID, il laboratorio sui sistemi RFId dell’Università Carlo Cattaneo – LIUC. RFID AL SERVIZIO DELLE IMPRESE E DELLE ORGANIZZAZIONI

I sistemi di identificazione in radiofrequenza (RFId) sono particolarmente indicati per migliorare l’efficienza e l’efficacia dei processi di raccolta automatica di dati su oggetti, animali o persone. Le situazioni in cui risulta utile identificare in modo rapido e affidabile entità in ambito industriale sono molteplici: la tracciabilità di singoli prodotti o asset, la visibilità in tempo reale delle giacenze di magazzino, l’utilizzo per il controllo degli interventi di manutenzione sono solo alcune delle più interessanti. Questo grazie alle notevoli potenzialità dei sistemi RFId, come la possibilità di identificare contestualmente centinaia di tag, la capacità di memorizzare un buon quantitativo di dati nella memoria dei tag, l’opportunità di poter riutilizzare questi supporti un numero tendenzialmente infinito di volte, l’alta velocità di lettura, che può avvenire anche a distanza e in assenza di visibilità ottica, la resistenza a condizioni ambientali critiche e la possibilità di proteggere i dati memorizzati attraverso password e algoritmi crittografici.

Con una prospettiva di carattere funzionale, illustriamo qui alcuni ambiti applicativi trasversali dei sistemi RFId, con riferimenti a progetti svolti da Lab#ID, il laboratorio sui sistemi RFId

Quest’articolo è il secondo 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. Lab#ID (Luca Mari)

dell’Università Carlo Cattaneo – LIUC, tutta la filiera produttiva e distributiva, per rendere più concreto il discorso. è stata affrontata con l’obiettivo di acquisire visibilità e tracciabilità dei componenti critici, dal produttore alLA TRACCIABILITÀ DI FILIERA l’utilizzatore finale. La collaborazione a livello di supply chain è stata resa La possibilità di mantenere l’identifi- possibile dal servizio di intelligence cazione degli item, dalla materia fornito da un fornitore esterno, in graprima ai prodotti finiti, lungo una filie- do di gestire un database centralizzara di produzione e distribuzione è di to nel quale sono memorizzati i dati grande interesse: con opportune scel- relativi ai componenti su cui tutte le te strategiche e organizzative, i diver- aziende coinvolte nel progetto esesi soggetti che arrivano a condividere guono le lavorazioni. Il ricorso a un dati e quindi parti del loro sistema provider esterno permette, in progetti informativo condividono in effetti i che coinvolgono più realtà aziendali, benefici di tale interoperabilità, nello di garantire il corretto rapporto di trastesso tempo suddividendone i costi. sparenza fra le parti e l’accesso proCon l’eccezione di alcuni, pochi in tetto via web ai dati condivisi. Il proeffetti, esempi in particolare riferiti cesso prevede l’applicazione di tag all’ambito della Grande Distribuzione RFId, da parte del fornitore dei comOrganizzata, si tratta per altro di un ponenti, sui singoli item che potranno ambito in cui le applicazioni RFId non così essere identificati univocamente. sono ancora numerose, forse anche Durante le fasi di assemblaggio e laper la scarsità di modelli e di espe- vorazione i codici identificativi dei rienze di collaborazione inter-orga- componenti possono essere letti con nizzativa. un reader RFId palmare e associati alCiononostante, Lab#ID ha già seguito la lavorazione eseguita o alle matrialcuni progetti significativi finalizzati cole degli assiemi su cui vengono all’introduzione di un sistema RFId per installati, permettendo così la creaziola tracciabilità di prodotti lungo un’in- ne di una distinta base elettronica che tera filiera produttiva. Tra questi, uno andrà a sostituire le schede di lavorain particolare ha interessato una filie- zione compilate manualmente dagli ra termoelettromeccanica. In questo addetti alla produzione. I principali progetto l’adozione della tecnologia vantaggi dell’adozione della radiofreRFId da parte di più imprese, lungo quenza in questo contesto sono dun-

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N.

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Figura 1 – Collaborazione di filiera mediante RFId

que principalmente ascrivibili a: – eliminazione della fase di stesura manuale delle schede di lavorazione, che possono gestite in maniera automatizzata; – riduzione degli errori di compilazione e trascrizione dei dati, tipicamente presenti con l’utilizzo del tradizionale supporto cartaceo.

L’impiego di sistemi RFId permette inoltre, rispetto alle applicazioni che sfruttano i codici a barre, di associare a ogni singolo componente sia uno specifico codice identificativo sia dati aggiuntivi come, per esempio, il nome del fornitore e la data di produzione o lavorazione del pezzo; la lettura dei tag può avvenire anche in condizioni sfavorevoli caratterizzate da polvere depositata sulle etichette o qualora il componente sia già assemblato e nascosto da cavi o pannelli di copertura.

Oltre a queste migliorie di processo, una serie di servizi aggiuntivi consentono un incremento di prestazioni globali nella supply chain e nel livello di servizio percepito dal cliente finale: • le fasi di manutenzione e sostituzione in garanzia dei componenti guasti e le azioni di recall dei prodotti difettosi diventano gestibili in modo preciso e mirato grazie alla elevata tracciabilità raggiunta grazie a questa soluzione; • un incremento di visibilità nella movimentazione delle parti all’interno degli stabilimenti produttivi e nella gestione inventariale dei magazzini permette di ridurre fenomeni di stock-out, obsolescenza, tempi di attesa e localizzazione dei componenti; • la tracciabilità a livello di singolo componente e la puntuale registrazione delle fasi di lavorazione consente lo sviluppo di un sistema di controllo trasparente sullo stato di avanzamento delle commesse.

LA GESTIONE DELLA SICUREZZA

In settori in cui è presente un elevato livello di rischio, per esempio quello chimico / petrolchimico e quello ospedaliero, la sicurezza dei lavoratori e dei cittadini è un requisito imprescindibile. L’RFId è uno strumento

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N. 02ƒ ;2011 efficace per la prevenzione da eventi avversi e per il risk management, soprattutto se la semplice identificazione in radio frequenza è associata all’utilizzo di sensori. Tag con sensori di temperatura, per esempio, possono operare come data logger, in grado di monitorare i parametri ambientali durante lo stoccaggio e il trasporto di particolari prodotti. Si pensi per esempio alle applicazioni per il controllo della temperatura delle sacche ematiche: gli emocomponenti sono infatti molto sensibili alla temperatura degli ambienti in cui sono mantenuti durante le fasi di trasporto o conservazione.

Alcuni progetti svolti da Lab#ID hanno studiato la possibilità di tracciare le sacche di sangue con questi sistemi.

La possibilità di individuare univocamente ogni singola sacca, associandola all’anagrafica del donatore, e l’opportunità di conoscere la temperatura degli ambienti in cui questa si è trovata consente di verificare, prima di qualsiasi trasfusione, che il prodotto sia idoneo per il ricevente.

Vi è poi un’altra notevole potenzialità dell’RFId, oltre a quella della semplice identificazione di cui sinora si è parlato, che nel campo della sicurezza risulta essere estremamente interessante: la localizzazione. Particolari sistemi chiamati RTLS (Real Time Locating Systems) consentono, infatti, di localizzare nello spazio la posizione di un tag. In questo modo, per esempio, è possibile sapere, in caso di emergenza, dove si trovano gli operai di un’azienda, un’informazione critica, sempre per esempio, nei siti dove avviene la raffinazione di idrocarburi.

Lab#ID ha svolto alcuni test in questo ambito: per la pericolosità dei materiali trattati e la dimensione degli impianti produttivi, un sistema che consenta di localizzare la posizione dei lavoratori risulta essere estremamente importante per le squadre di soccorso che devono monitorare l’evacuazione di un sito. Poter contare, in modo automatico, il personale che ha raggiunto i punti di raccolta ed essere in grado di visualizzare, in tempo reale, la posizione e i percorsi degli operai che non sono riusciti a raggiungere le vie di fuga, consente di poter prestare

soccorso in modo rapido ed efficace.

Il fatto che la localizzazione possa essere attivata solo in situazioni di emergenza e venga presidiata unicamente dai responsabili delle squadre di soccorso, garantisce la privacy dei lavoratori durante le normali condizioni di lavoro. Lo stesso sistema, ovviamente, può essere utilizzato anche per tracciare, in tempo reale, lo spostamento di beni o veicoli all’interno di un sito.

GESTIONE DOCUMENTALE

I sistemi RFId mostrano notevoli potenzialità anche a supporto della gestione documentale, abilitando una più efficiente ed efficace organizzazione degli archivi. Applicati a singoli fogli, documenti, o cartelle, i tag RFId assicurano un sistema di archiviazione funzionale alla tracciabilità, rintracciabilità e monitoraggio dei documenti, rendendo disponibili all’occorrenza tempestivamente le informazioni necessarie, rispondendo alle esigenze delle organizzazioni di supportare il personale nella gestione e nel rintracciamento di documenti. La procedura di gestione documentale risulta, per imprese e Pubblica Amministrazione, un processo senza dubbio complesso e oneroso, che richiede sensibili costi di realizzazione e stoccaggio. Si pensi alle imprese commerciali più semplici, che sono comunque tenute alla conservazione delle fatture emesse per dieci anni.

L’RFId costituisce una grande opportunità per gli Enti Pubblici, soprattutto le Pubbliche Amministrazioni, per migliorare l’attuale gestione dell’archivio cartaceo e per affiancare una futura archiviazione digitale.

Un progetto pilota molto interessante è stato svolto da Regione Lombardia, per la reperibilità della documentazione relativa ai programmi comunitari presente negli archivi. È stata prevista l’identificazione univoca di ogni pratica e di tutti i fascicoli in essa contenuti; là dove si è palesata una particolare necessità di garantire la massima efficienza nella ricerca dei documenti e di controllarne gli accessi, si è

Figura 2 – Gestione documentale

giunti all’etichettatura di ogni singolo foglio contenuto nelle pratiche. Gli ottimi risultati ottenuti hanno dimostrato che la gestione documentale tramite sistemi RFId ottimizza la reperibilità dei documenti, assicurando notevoli benefici in termini di riduzione dei tempi ricerca, riduzione dei costi associati al recupero dei documenti e minori tempi di ricerca delle informazioni. Inoltre, è possibile controllare l’accesso in archivio, conoscere in tempo reale l’esatta posizione di un documento (archivio, ufficio e scrivania) ed effettuare l’inventario dei documenti in tempo reale.

EFFICIENZA DI PROCESSO

L’efficienza di processo è un fattore critico di successo in molteplici settori.

I sistemi RFId consentono di automatizzare il processo di acquisizione di dati rendendo le operazioni di identificazione di materie prime, semilavorati e prodotti finiti molto più rapide.

Questo consente una significativa riduzione dei tempi di attraversamento di componenti e prodotti all’interno delle linee produttive, andando a ridurre l’impatto di tali attività sulle risorse umane e dando la possibilità in alcuni casi di rimuovere interamente delle attività “collo di bottiglia” per l’intero processo produttivo di un’azienda. A tale proposito citiamo due casi studiati da Lab#ID. Il primo riguarda un’azienda nella costruzione di quadri elettrici di manovra per ascensori, scale e tappeti mobili. L’azienda ha scelto di utilizzare un sistema RFId per supportare la tracciabilità dei componenti prodotti lungo le linee di produzione presenti nel proprio sito produttivo, in modo da controllare in tempo reale e in modo automatizzato la fase di consolidamento ordini, garantendo che le

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I SERIALI MISURE E FIDATEZZA

casse di imballaggio degli impianti in spedizione fossero effettivamente complete di tutti i componenti necessari. Tale processo veniva precedentemente svolto manualmente, con sistema di lettura mediante codici a barre, e risultava essere un rilevante collo di bottiglia per il comparto produttivo.

L’utilizzo dell’RFId ha consentito di ridurre notevolmente i tempi necessari al controllo a fine linea. Questo è stato possibile grazie all’inserimento di un “tunnel RFId” a fine linea, in pratica un’area di transito opportunamente attrezzata con antenne, che è in grado di controllare la presenza di tutti gli item necessari, all’interno di un imballaggio in pochi secondi. Questa innovazione ha consentito di ridurre dell’80% i tempi necessari per questa attività, andando di fatto a eliminare il collo di bottiglia e contemporaneamente a ridurre i costi di manodopera connessi.

Un progetto simile ha interessato l’aeroporto di Malpensa, dove è stato installato un sistema RFId per rendere efficiente lo smistamento dei bagagli, consentendo la tracciabilità del singolo bagaglio per tutta la durata del suo viaggio, dal check-in alla riconsegna.

Grazie all’infrastruttura RFId, in qualsiasi momento ciascun bagaglio potrà essere infatti rintracciato e identificato all’interno dell’impianto, stabilendone inoltre contestualmente la destinazione. Il nuovo sistema d’identificazione, affiancato al vecchio sistema barcode, consente di aumentare l’affidabilità dell’identificazione dei bagagli: una volta etichettati, i bagagli sono convogliati nell’impianto di smistamento, dove sono stati posizionati in serie i sistemi di lettura per codici a barre e per tag RFId. Il sistema RFId viene dunque impiegato in affiancamento all’attuale sistema di codifica dei bagagli, basato su codici a barre, con il doppio obiettivo di aumentare da subito le prestazioni del sistema di identificazione automatica e, nello stesso tempo, di sperimentare la nuova tecnologia senza ridurre l’affidabilità, e quindi la qualità del servizio, del sistema. Grazie a questo sistema si elimina, infatti, il problema delle mancate letture, che costituisce

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la principale fonte di problemi del codice a barre. Nel chip di un tag possono inoltre essere scritti dati aggiuntivi riguardanti il bagaglio, comFigura 3 - Asset tracking in tempo reale presa la sua destinazione, che permettono un suo instradamento automatico sino al carosello di imbarco. scorte, il management documentale e il monitoraggio della sicurezza. In virtù delle loro caratteristiche peculiari, i GESTIONE DEGLI ASSET sistemi RFId possono anche essere applicati in un contesto collaborativo, L’adozione dei sistemi RFId a suppor- permettendo di migliorare la competitito della gestione degli asset rappre- vità delle supply chain attraverso l’apsenta una tematica trasversale sia alle plicazione di metodologie che preveimprese che alle società di servizi, dono la condivisione di informazioni ove la corretta individuazione e trac- sui processi di più aziende. ciabilità di beni strumentali sono fondamentali per l’ottenimento di processi più efficienti.

QUALCHE RIFERIMENTO, Per esempio, per grandi macchinari e PER APPROFONDIRE impianti è spesso utile registrare e tracciare tutti gli assiemi e i sottoassiemi che 1. Lab#ID: http://labid.liuc.it li compongono, attivando un sistema di 2. RFId Journal: manutenzione preventiva e predittiva www.rfidjournal.com che memorizzi i dati direttamente nella 3. Portale RFId Italia: memoria del tag posizionato sull’asset. http://rfid.thebizloft.com Grazie alla riscrivibilità dei tag RFId, i dati di manutenzione possono essere aggiornati a seguito di ogni intervento. È inoltre possibile partizionare la Alessandro Clerici ha memoria di un tag, consentendo di conseguito la Laurea Spepoter riscrivere solo alcuni dati e imcialistica in Ingegneria pedendo la cancellazione di altri, Gestionale presso l’Unieventualmente consentendo la lettura versità Carlo Cattaneo – LIUC di Castellanza, doo la modifica di dati solo mediante l’uve attualmente sta frequentando il corso tilizzo di una password.

Nel comparto aerocargo, Lab#ID ha di Dottorato in Gestione Integrata d’Acollaborato con alcune fra le princi- zienda. Collabora con il laboratorio pali compagnie aeree per l’adozione Lab#ID per la realizzazione di progetti di sistemi RFId per la localizzazione legati al trasferimento tecnologico alle in tempo reale di pallet e container, imprese su sistemi RFId. allo scopo di migliorare l’efficienza del servizio di spedizione e ottimizzare i costi di movimentazione.

Cristina Quetti ha con-

CONCLUSIONE

I sistemi RFId sono strumenti particolarmente indicati per migliorare l’efficienza e l’efficacia dei processi di raccolta automatica di dati in contesti anche molto differenti tra loro. Tra questi si possono citare la tracciabilità di singoli prodotti e asset, la visibilità dei materiali, la gestione in tempo reale delle

seguito la Laurea Specialistica in Ingegneria Gestionale presso l’Università Carlo Cattaneo – LIUC di Castellanza, dove collabora con il Lab#Id e insegna nel corso “e-business: Methodology and Technology”. I suoi interessi di ricerca riguardano le ICT a supporto dell’aggregazione e della collaborazione fra imprese. Come collaboratrice di Lab#ID ha coordinato e condotto alcuni progetti di adozione di sistemi RFId e NFC.

METROLOGIA LEGALE

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

Etica metrologica e codici di comportamento nelle attività processuali

LEGAL AND FORENSIC 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. This section is also devoted to enlighting aspects of ethical codes during forensic activities where measurements are involved. 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. La rubrica tratta anche di aspetti etici correlati allo svolgimento di misurazioni legate ad attività in abmito forense (CTU, CTP). Scrivete all’Avv. Scotti o al Direttore, e verrete accontentati!

ETICA E DEONTOLOGIA Il tema delle norme deontologiche e dei codici etici è di notevole attualità, considerati i numerosi organismi che hanno inteso dotarsene per dichiarare la propria adesione a principi di ampia portata morale. La stessa etimologia della parola etica riporta infatti al concetto di morale ovvero quell’insieme di valori universalmente (o ampiamente) riconosciuti da una comunità, con i quali la stessa si identifica senza che tali precetti necessitino di sanzioni ai fini della loro osservanza, poiché si tratta di “regole dell’animo umano” che rifugge naturalmente condotte contrastanti con tali principi. La deontologia si pone quale corollario dell’etica, in quanto rappresenta lo strumento applicativo delle norme etiche, ponendosi come un vero e proprio elenco di doveri a cui i soggetti di una data comunità devono sottostare affinché i principi etici possano trovare espressione effettiva.

Tuttavia, mentre l’etica non necessita di una manifestazione formale e formalizzata dei propri principi, proprio in

quanto si presumono insiti all’interno della comunità di cui un soggetto fa parte, la deontologia richiede, in conseguenza della propria natura di “strumento attuativo dell’etica”, espressioni esterne date principalmente dai cosiddetti Codici di comportamento o Codici deontologici. La loro finalità è quella di determinare le regole da applicare ed i comportamenti da adottare, individuando le condotte riprovevoli che possono costituire oggetto di biasimo, per violazioni di minore entità o, addirittura, causa di espulsione del soggetto dalla comunità quando si tratti di condotte particolarmente gravi. È ben noto ai lettori di questa rivista che anche il GMEE ha ritenuto opportuno dotarsi di un codice etico e deontologico finalizzato a costituire un punto di riferimento per le condotte di ciascun Socio che, a vario titolo, possa essere chiamato ad effettuare misure: in tal modo vengono identificati i comportamenti “virtuosi” e sono definite, al contempo, le sanzioni, differenziate in funzione della gravità della violazione commessa.

Le norme deontologiche, che danno forma e sostanza ai principi etici e ne sono l’espressione pratica, divengono, attraverso la previsione di condotte positive e la individuazione di pene associate alla loro trasgressione, norme giuridiche (quasi) perfette. Infatti, la norma giuridica non è altro che l’indicazione di un corretto comportamento unitamente alla previsione di una sanzione che attribuisce forza ed efficacia a tale regola. La differente efficacia di una norma, ovvero se debba essere considerata imperativa a tutti gli effetti o meno, proviene esclusivamente dalla forza gerarchica ed istituzionale dell’ente che l’ha disposta.

In ogni caso i giuristi considerano una norma perfetta (intesa appunto come comprensiva della previsione di una condotta legittima e di una sanzione in caso di violazione di detta condotta) se trova applicazione e riconoscimento all’interno di una collettività di soggetti che si riconoscono nei principi fondanti della comunità a cui partecipano: pertanto le norme deontologiche adottate da organismi plurisoggettivi (quali enti, associazioni di varia natura e scopo, gruppi di lavoro ecc.) sono un corpus di regole munite dell’efficacia tipica della norma giuridica, sebbene trovino applicazione esclusivamente all’interno della specifica comunità.

L’ETICA NELLE ATTIVITÀ PROCESSUALI Vediamo ora più in dettaglio quale impatto le norme etiche e le regole deontologiche hanno sull’attività professionale e, in particolare, nelle attività tecniche in ambito processuale. È ben noto, da un punto di vista affatto generale, che la norma etica richiede che le attività del tecnico vengano svolte secondo coscienza e scienza: concetti questi che sono, peraltro, posti a

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l’effettuazione di misure, il tecnico deve applicare la fondamentale e ben nota norma UNI CEI ENV 13005:2000 (GUM). Tale condotta si pone come necessaria per adempiere correttamente all’incarico, in modo da escludere una responsabilità giuridica, ma anche al fine di evitare una “responsabilità etica “e una “responsabilità morale”.

In ordine alla responsabilità etica, infatti, qualora si ravvisasse l’inosservanza (grave) di tale normativa tecnica l’operatore potrebbe subire sanzioni

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base delle stesse norme tecniche di riferimento. Proprio per questo motivo è naturale supporre che esista un legame tra la norma tecnica e i principi etici posti a guida dell’operatore che si trovi ad adempiere a un incarico di natura privatistica (un contratto) oppure a un compito di natura pubblicistica (p. es.: attività di CTU in sede giudiziale).

In particolare è proprio quest’ultima tipologia di attività a porre problematiche di natura etica, prima ancora che giuridiche, che possono assumere valore rilevante e possono determinare effetti tangibili nel caso in cui il soggetto appartenga a una comunità che, attraverso l’adozione di un codice deontologico, abbia definito un quadro organico di obblighi e responsabilità.

Infatti la mancata applicazione delle normative tecniche di riferimento per una data attività integra da un lato, sotto il profilo contrattuale, l’inosservanza della regola d’arte con conseguenze di natura privatistica (risarcimento del danno, risoluzione del contratto ecc.) e implica, dall’altro, la violazione delle norme etiche e, se del caso, di norme deontologiche riconosciute che potrebbero determinare conseguenze in danno al tecnico che abbia omesso di adempiere a quanto previsto dalle norme tecniche. Tale affermazione assume poi maggiore pregnanza e valore quando l’attività che il tecnico è chiamato a svolgere sia inserita nell’ambito di un processo di natura penale che può concludersi con la privazione della libertà personale di un soggetto.

Appare evidente la stretta connessione tra i principi etici specifici, cui deve essere informato il lavoro del tecnico, e l’etica comunemente intesa come morale: l’insieme dei principi che la collettività generale riconosce come imprescindibili per una società civile. Proprio in base a tale imprescindibilità le norme etiche di determinate comunità posano le loro fondamenta sulle norme morali generali e le superano prevedendo ulteriori approfondimenti e corollari destinati a qualificare e distinguere l’entità da cui promanano.

Nello svolgimento di attività peritali in qualità di consulente tecnico di un giudice nell’ambito di un procedimento penale, se il compito affidato richiede

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METROLOGIA LEGALE

RENDIMENTO INVERTER FOTOVOLTAICI: CON ASITA SI PUÒ!

L’inverter è l’apparato che converte la corrente continua generata dalle celle solari in corrente alternata, collegandosi in sincronismo alla rete elettrica nazionale. Nei momenti in cui il consumo istantaneo è inferiore alla potenza elettrica generata, l’eccesso di produzione viene immesso in rete consentendone l’utilizzo da parte di altri utenti.

La tecnologia costruttiva di questi dispositivi è piuttosto complessa e sul mercato oggi sono presenti molti prodotti con differenti caratteristiche tecniche, soprattutto dal punto di vista del rendimento elettrico valutato nelle più disparate potenziali condizioni di lavoro.

Per i produttori e gli importatori di tali dispositivi è quindi fondamentale saper progettare e fabbricare prodotti che garantiscano un’elevata efficienza energetica e perciò idonei a minimizzare il loro costo energetico durante l’intero ciclo di vita di funzionamento e a ottimizzare la capacità di conversione continua/alternata.

In quest’ottica risulta evidente l’enorme importanza che rivestono la misura dei parametri elettrici di funzionamento di questi dispositivi e il loro rendimento elettrico, nonché la complessità nell’ottenere misure adeguate, precise e attendibili.

ASITA anche in questo settore assiste la propria clientela con una gamma di wattmetri specificamente progettati e realizzati per soddisfare ogni specifica esigenza di misura, a partire dal nuovissimo e rivoluzionario analizzatore di potenza 3390 che rappresenta la miglior soluzione strumentale oggi disponibile sul mercato in termini potenzialità di misura e facilità di utilizzo.

3390 offre capacità di misura che coprono un’elevata ampiezza di banda in frequenza

disposte dal codice deontologico della realtà collettiva di appartenenza (ordine professionale, associazione ecc.) e, per quanto concerne la responsabilità morale potrebbe porsi un problema di natura interiore legato alle conseguenze derivanti dall’accertamento “viziato” (ovvero non conforme), in quanto incompleto del dato dell’incertezza di misura.

Nei procedimenti penali i rilievi sperimentali demandati al perito ed esperiti per mezzo di appropriate misure, hanno generalmente lo scopo, attraver-

ed una notevole precisione di misura adattandosi alla maggior parte degli inverter oggi in commercio, sia di tipo Fotovoltaico sia di tipo industriale per abbinamento a motori elettrici.

Le principali caratteristiche di analisi sono: l’elevata accuratezza (0,05% rdg a 50-60Hz) e stabilità di misura in RMS simultanea sui 4 canali di ingresso, con portata in tensione fino a 1500V e in corrente fino a 500A, l’ampia frequenza di campionamento a 500kS/s e la capacità di eseguire l’analisi del contenuto armonico di tensione corrente e potenza fino al 100° ordine armonico.

3390 consente inoltre di registrare le analisi svolte direttamente su penna USB, su Compact Flash Card o di trasferirle all’esterno tramite interfacce LAN USB (2.0) e RS232, il tutto in un contenitore compatto e leggero adatto anche alle misure in campo.

La stazione di potenza 3390 è la soluzione ideale per l’analisi del rendimento elettrico e la valutazione dell’efficienza complessiva della maggior parte dei motori elettrici e inverter sia di potenza che Fotovoltaici, soprattutto per i reparti Ricerca & Sviluppo, i laboratori di prova e verifica, nonché gli istituti di ricerca ed università.

La gamma di strumenti per misure di potenza di Asita comprende inoltre analizzatori delle qualità di rete PQA, analizzatori di rete portatili, sistemi di acquisizione e gestione dei consumi elettrici e numerose altre opportunità.

Per ulteriori informazioni: www.asita.com

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mente certo, non avrebbe elementi per nutrire dubbi circa la colpevolezza dell’imputato e quindi, se tale valore deponesse a favore della tesi dell’accusa, il giudicante deciderebbe inesorabilmente per una condanna.

Alla luce di quanto anzidetto risulta chiara la responsabilità morale ed etica, prima ancora che giuridica, che il tecnico assume, quale ausiliario del giudice, soprattutto in un procedimento penale.

In conclusione, la violazione delle norme tecniche di riferimento, ivi inclusa la GUM per quanto concerne la

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so il confronto tra il valore misurato ed un valore di riferimento, di stabilire se è stato commesso un reato, di valutarne l’entità e, assai spesso, di fornire indicazioni utili ad individuare il reo. È ben noto il ruolo giocato dall’incertezza di misura in questo confronto, ruolo che spesso consente soltanto di esprimere una probabilità che il valore misurato sia superiore o inferiore al valore di riferimento considerato. Probabilità che, se non si tenesse conto dell’incertezza, potrebbe essere erroneamente presa per certezza.

In queste situazioni la corretta valutazione dell’incertezza di misura e il suo corretto impiego nell’effettuazione dei confronti con i valori di riferimento potrebbero costituire elemento rilevante per instillare nel giudice ragionevoli dubbi sulla validità delle misure effettuate a fornire una rappresentazione della realtà sufficientemente completa per consentirgli di deliberare sulla sussistenza o meno della fattispecie di reato “al di là di ogni ragionevole dubbio”. A ben vedere, tutto ciò è assolutamente coerente con il significato che la 13005 (GUM) attribuisce al concetto di incertezza, come ben espresso nella introduzione, al punto 0.2, che testualmente così recita: “si accetta generalmente che, allorquando tutte le componenti di errore note o ipotizzate siano state valutate e le relative correzioni apportate, rimanga tuttavia un’incertezza sulla correttezza del risultato, vale a dire un dubbio su quanto bene questo rappresenti il valore della quantità misurata”.

Infatti, se l’accertamento condotto dal tecnico costituisce (o in prospettiva: presumibilmente costituirà) il fondamento della decisione giudiziale, e il valore d’incertezza è tale da indurre dubbi circa l’effettiva responsabilità dell’imputato, in osservanza del fondamentale principio processual-penalistico del in dubio pro reo, il giudice dovrebbe assolvere poiché assenti prove sufficienti a giustificare una condanna.

Diversamente, appare evidente quale potrebbe essere la conseguenza processuale derivante dalla mancata valutazione e dichiarazione dell’incertezza da parte del consulente tecnico: il giudice, disponendo di un singolo valore interpretabile come assoluta-

METROLOGIA LEGALE

valutazione dell’incertezza di misura, coinvolge, in determinati contesti, una responsabilità di natura etica. Tale responsabilità può limitarsi a una pura dimensione morale, di pertinenza della coscienza del singolo che, per distrazione, ha indotto un soggetto giudicante a condannare un potenziale non colpevole; oppure può divenire oggetto di sanzioni qualora esistano norme deontologiche volte a censurare comportamenti contrari ai valori etici riconosciuti da una data realtà di consociati.

Commento dei lettori A seguito della pubblicazione del primo intervento relativo alla metrologia legale sul n. 4/2010 della rivista, l’Ing. Blandino, attento lettore, ha inviato un opportuno e gradito commento con il quale evidenziava alcune inesattezze relativamente ai compiti delle CCIAA, in particolare per ciò che concerne verifiche sugli organismi notificati, che sarebbero precluse alle Camere di Commercio, argomentando sulla base dell’art. 14 del Dlgs 22/2007 e del DM 29/08/2007 e sul riconoscimento di ACCREDIA quale organismo unico di accreditamento ai sensi del regolamento CE 765/2008 che prevede la designazione, da parte di ciascuno Stato membro UE, di un unico ente per l’accreditamento in materia di direttive c.d. Nuovo Approccio, ferme restando, comunque, eventuali normative settoriali che, data la loro specialità, seguono regole differenti e specificatamente all’uopo emanate.

In realtà, lo scopo dell’articolo pubblicato era quello di delineare IL RUOLO IN DIVENIRE DELLE CCIAA che, in qualità di organismi operativi per l’attuazione delle direttive del MiSe, il quale non dispone di propri organismi capillarmente distribuiti sul territorio per lo svolgimento di verifiche e controlli, oltre a svolgere le loro funzioni proprie di verificatori di strumenti di misura, assumono anche il compito di accertare eventuali mancanze o inesattezze compiute dagli organismi privati accreditati, sebbene in via indiretta, attraverso la verifica del rispetto delle normative, inclusa nel campo di indagine come stabilito dalla Market surveillance guide.

Peraltro, tale quadro è avallato dallo stesso Dlgs 22/2007 che, espressamente, all’art. 11, annovera, tra le modalità consentite al Ministero per la verifica dei requisiti degli organismi notificati, la possibilità di avvalersi di organismi pubblici specificatamente autorizzati.

Pertanto, il commento del lettore pervenuto alla redazione è del tutto pertinente e, ad avviso di chi scrive, mette in luce uno dei compiti fondamentali e primari assegnati alle CCIAA, già trattati in un precedente articolo della rivista, secondo una prospettiva statica che va necessariamente aggiornata nell’ottica di un’evoluzione delle attività camerali, in applicazione dei principi fondamentali dell’ordinamento che consentono alla Pubblica Amministrazione, in ogni caso, e soprattutto nella ipotesi di delega di funzioni pubbliche ad organismi privati (come avviene nel sistema di accreditamento disegnato dal legislatore comunitario), di riappropriarsi di poteri dismessi al fine di garantire il buon andamento, la trasparenza e la tutela dei beni fondamentali.

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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

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 Measurements), 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.

GMEE – ASSOCIAZIONE GRUPPO MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE

Comunicazione dell’Ing. Roberto Buccianti ai Soci Ordinari del GMEE in relazione al Consiglio Direttivo dell’Associazione Il 14 Aprile 2011 si è svolto il Consiglio Direttivo dell’Associazione GMEE e ho partecipato alla riunione come rappresentante dei Soci Ordinari. La Presidenza provvederà all’invio del resoconto della riunione. Tuttavia, fra gli argomenti esaminati, ritengo possa essere di particolare interesse per le aziende per cui operiamo la disponibilità offerta dalla rivista Tutto_Misure, disposta a ospitare non solo articoli sulle attività di ricerca ma anche notizie (più o meno sintetiche) riguardanti attività di natura aziendale e di mercato (ad esempio, nuovi prodotti, nuove installazioni produttive o di taratura, nuove reti di distribuzione, nomine dei vertici aziendali, ecc.). Credo che queste azioni siano particolarmente utili per contribuire ad assicurare un buon collegamento tra il mondo accademico e quello aziendale.

Mi permetto inoltre di ricordare tre eventi particolarmente significativi:

• Convegno Annuale GMEE: Genova, 12-14 Settembre 2011 (www.gmee2011.it); • Giornata della Misurazione 2011: Roma, 13 - 14 Giugno 2011 (http://gmee.dti.unimi.it/GdM2011); • Scuola di dottorato “Italo Gorini” Metodologie e dispositivi di misura nei diversi ambiti industriali, dei servizi e della qualità: Siena, 5-9 Settembre 2011 (http://gorini2011.dii.unisi.it).

Restando a vostra disposizione per ogni eventuale necessità, vi saluto cordialmente.

Roberto Buccianti GMMT – GUPPO MISURE MECCANICHE E TERMICHE

tenutosi presso l’Università degli Studi di Perugia su “Dynamic Mechanical Analysis”, una famiglia di tecniche che mira alla caratterizzazione dei materiali cercando di superare nel contempo sia la classica prova di trazione, sia la tipica prova di fatica, unendo informazioni statiche a diverse temperature con quelle dinamiche.

Volume sulla Storia della Meccanica – Contributi delle misure Riceviamo poi dal Presidente del gruppo e ritrasmettiamo a tutti la seguente comunicazione: “La Conferenza dei Presidi delle Facoltà di Ingegneria Italiane sta curando la scrittura e la pubblicazione di una serie di volumi sulla storia delle tecnologie e ogni volume è dedicato alle tecnologie che hanno poi trovato collocazione didattico-scientifica in un corso di laurea in Ingegneria. Il terzo volume sarà dedicato alla Storia della Meccanica e, in tale volume troverà posto il contributo che le misure hanno dato allo sviluppo della industrializzazione, a partire dalla unificazione delle unità di misura per arrivare alla standardizzazione dei processi di produzione, al controllo per la qualità e la sicurezza. Sono stati incaricati di scrivere questa parte Michele Gasparetto e Sergio Sartori”. Ovviamente qualunque contributo o segnalazione sarà bene accetto.

AUTEC – ASSOCIAZIONE UNIVERSITARI DI TOPOGRAFIA E CARTOGRAFIA

Convegno GMMT a Genova Per questo trimestre le notizie dal Grup- Ricerche in Geomatica po di Misure Meccaniche e Termiche e Premio AUTeC sono poche, ma importanti. Innanzitutto È appena uscito il quinsi rinnova l’appuntamento per il prossito numero di Ricerche mo convegno di Misure Meccaniche e di Geomatica che racTermiche, dal 12 al 14 settembre a coglie i lavori relativi Genova. alle tesi di dottorato Seminario a Perugia Abbiamo ricevuto dal collega Gianluca Rossi la segnalazione di un seminario, franco.docchio@ing.unibs.it

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Nuovo Spin-off dell’Unità di Genova Martedì 19 aprile 2011 è stata presentata presso Villa Cambiaso a Genova la Gter s.r.l. – Innovazione in Geomatica, GNSS e GIS, Spin-off sorto nell’ambito del Progetto UNI.T.I., promosso dall’Università degli Studi di Genova. I referenti scientifici sono il prof. Domenico Sguerso e l’ing. Bianca Federici, entrambi docenti del SSD ICAR/06.

Nuovo Laboratorio di Geomatica all’Aquila Mercoledì 4 Maggio 2011è stato inaugurato il nuovo Laboratorio di Geomatica dell’Università di L’Aquila.

L’inaugurazione è avvenuta all’interno del Convegno “La Realtà Virtuale a Supporto dell’Osservazione della Terra”, che si svolgerà presso l’Aula Magna della Facoltà di Ingegneria dell’Università di L’Aquila, Via Campo di Pile - ex Optimes - Zona industriale

di Pile. Il Comitato organizzatore del Convegno, che si occuperà di tematiche relative alla protezione e al monitoraggio del territorio e dell’ambiente e alla prevenzione e gestione dei disastri naturali, è costituito dalla Prof.ssa Donatella Dominici dell’Università di L’Aquila, dal Gen. Isp. (aus)

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prodotte nel corso del 2010 sui temi di pertinenza del SSD ICAR/06 (Topografia e Cartografia). La rivista, edita dall’AUTeC, è stata pubblicata con il significativo contributo della SIFET (Società Italiana di Fotogrammetria e Topografia) e sarà in distribuzione in occasione del prossimo Convegno SIFET di Portonovo (AN) dal 22 al 24 giugno 2011.

I lavori raccolti nella rivista hanno partecipato inoltre all’ultima edizione del Premio AUTeC, istituito nel 2005 e conferito ogni anno alla tesi di dottorato giudicata più significativa da una Commissione costituita dai membri della Giunta AUTeC. Il premio del 2010 è stato attribuito al Dott. Stefano Caldera, afferente al Dottorato di Ricerca in “Geomatica e Infrastrutture” presso il Politecnico di Milano, sede di Como, per la tesi dal titolo “GNSS permanent networks monitoring: problems and solutions”.

La consegna del premio è avvenuta nel corso della 14a Conferenza Nazionale ASITA (Federazione italiana delle Associazioni Scientifiche per le Informazioni Territoriali e Ambientali), svoltasi a Brescia dal 9 al 12 novembre 2010.

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DEA GLOBAL SILVER: CMM CON LE MASSIME PRESTAZIONI Hexagon Metrology perfeziona ulteriormente le macchine di misura a coordinate (CMM) DEA GLOBAL: i nuovi modelli DEA GLOBAL Silver misurano in modo ancora più rapido e preciso e la loro gestione è ancora più semplice. La produttività della scansione è stata incrementata fino al 35% rispetto ai modelli precedenti.

I modelli DEA GLOBAL Silver presentano diverse novità: una maggiore produttività, ottenuta grazie ad algoritmi di movimentazione ottimizzati, software migliorato e un nuovo controllo numerico. Questo si traduce in cicli di movimentazione uniformi nella misura e in una scansione più rapida. Il nuovo controllo numerico con hardware e firmware avanzati consente calcoli e trasmissione dati più rapidi.

La nuova funzione software PC-DMIS Adaptive Scanning semplifica la misura con DEA GLOBAL Silver. Nella scansione degli elementi del pezzo, gli utenti possono inserire le diverse tolleranze in una maschera. È poi il software stesso a calcolare i parametri di scansione ottimali anche nei cicli di misura complessi. Questi parametri non devono più essere definiti dagli utenti.

Oltre alle serie DEA GLOBAL Silver Classic, Silver Performance e Silver Advantage, che si distinguono soprattutto per la loro precisione e gamma di sensori, Hexagon Metrology lancia sul mercato la serie DEA GLOBAL Silver SF (Shop Floor). Questa serie è adatta per la misura dimensionale ad alta precisione in condizioni ambientali difficili, ad esempio quando polvere, vibrazioni e oscillazioni di temperatura potrebbero incidere sulle prestazioni della CMM. Soffietti e ripari proteggono la CMM da questi fattori ambientali. Le righe ottiche certificate CTE, una rete integrata di sensori di temperatura e algoritmi efficienti per la compensazione termica strutturale garantiscono risultati di misura precisi in una gamma di temperatura da 15 a 30 °C. DEA: dal 1963 è uno dei marchi leader

Pietro Finocchio, Presidente AFCEA, e dall’Ing. Paolo Proietti, Vice Presidente MIMOS. Per ulteriori informazioni consultare il sito: www.mimos.it/nuovo/ contenuto_view.asp?check=130

nel mondo nella tecnologia della misura a coordinate. La sede principale si trova nell’area di Torino dove équipe di tecnici altamente specializzati nel campo della meccanica, elettronica e del software sono impegnati nello sviluppo continuo di soluzioni avanzate per il controllo dimensionale. I prodotti DEA sono utilizzati in tutti i settori industriali e distribuiti su tutti i mercati mondiali.

Hexagon Metrology: fa parte del Gruppo Hexagon AB e comprende marchi leader nel settore metrologia quali Brown & Sharpe, Cognitens, DEA, Leica Geosystems (Divisione Metrologia), Leitz, m&h Inprocess Messtechnik, Optiv, PC-DMIS, QUINDOS, ROMER e TESA. I marchi Hexagon Metrology vantano una base installata globale senza uguali costituita da milioni di CMM, sistemi di misura portatili e strumentazione di misura manuale, nonché decine di migliaia di licenze software di metrologia.

Per ulteriori informazioni: Levio Valetti Marketing & Communications Manager Commercial Operations Italia E-mail: levio.valetti@hexagonmetrology.com

METROLOGIA PER CAPILLARITÀ

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

Sulla verifica della conformità metrologica degli strumenti Versione 2 riveduta e corretta

Ai lettori

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.

Per un banale errore di composizione del testo, nel numero 1/2011 la rubrica è uscita con titolo e domanda corretti, ma con la risposta del numero precedente. Me ne assumo la responsabilità e me ne scuso. Per rimediare, su questo numero la rubrica viene ripubblicata nella versione corretta. La rubrica originariamente destinata a questo numero verrà quanto prima pubblicata sul n. 2/2011 di Tutto_Misure News e sul n. 3/2011 di Tutto_Misure.

Il vostro Direttore

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?”.

RISPOSTA

Non se l’abbia a male, ma devo dirle che il suo cliente ha perfettamente ragione di pretendere l’evidenza che le apparecchiature per misurazione utilizzate in quel controllo fossero “confermate metrologicamente”. Naturalmente non è sua responsabilità non saperlo: per il ruolo che lei riveste in azienda, la Direzione avrebbe dovuto provvedere a fornirle sia le norme o linee guida necessarie (vedi sotto) sia un adeguato livello di formazione sull’argomento specifico.

In accordo con la terminologia della norma che descrive il requisito della “conferma”, le caratteristiche metrologiche di un’apparecchiatura per misurazione (CMA) devono rispondere pienamente ai requisiti metrologici estratti

dalle specifiche del prodotto destinato al cliente (RMC). Tra le caratteristiche più comuni e note vi sono il campo di misura, la risoluzione, l’errore massimo ammesso, ma per talune applicazioni ve ne sono altre ugualmente significative anche se meno “frequentate” (l’isteresi, la soglia di sensibilità, la sensibilità ai campi elettromagnetici, ecc.): tutte vanno rapportate allo specifico scopo.

Di solito non vi sono problemi per valutare l’idoneità dei campi e della risoluzione, ma non è così per quanto riguarda la valutazione degli errori o scostamenti dell’apparecchiatura. Infatti spesso viene ignorato, ed è anche il caso cui si riferisce la domanda del lettore, che vi sono due modi di valutare i risultati ottenuti in fase di taratura di un’apparecchiatura: 1) confrontare l’intera fascia d’errore (compresa tra il massimo errore positivo e il massimo errore negativo) con l’intera fascia d’errore ammessa dal costruttore per quel tipo di apparecchiatura (spesso espressa come ± l’MPE o massimo errore permesso); 2) confrontare la stessa fascia d’errore con la fascia di tolleranza ammessa dalla specifica di prodotto (RMC). Que-

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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

NEWS

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sta può essere più restrittiva di quella data dal costruttore dello strumento.

Nel caso 2 è come se si andasse a stabilire un margine di sicurezza, in modo che gli errori introdotti dall’apparecchiatura nel processo di misurazione siano molto all’interno dei limiti di tolleranza (ovviamente ridotti dell’incertezza di taratura) ammessi sul prodotto: questo margine lo si può esprimere come rapporto tra le suddette fasce.

Ecco un caso semplice in cui l’azienda, per lo specifico settore in cui opera e per tipo di clientela, ha scelto un rapporto pari a 1/10 tra le due fasce di cui sopra.

Controllo di un particolare meccanico di lunghezza nominale 100 mm (quota a disegno riferita a 20 °C) e tolleranza ± 0,1 mm: l’addetto alla strumentazione ha scelto un calibro centesimale con campo di misura (0 ÷ 200) mm e risoluzione 0,01 mm. Dal Rapporto di taratura si rileva che la fascia d’errore è pari a 0,03 mm su tutto il campo di misura e che l’incertezza estesa U è pari a 0,02 mm.

La scelta dell’operatore non risulta corretta perchè la fascia d’errore è > 1/10 della fascia di tolleranza ridotta dell’incertezza estesa: il calibro non è confermato metrologicamente per l’uso anche se risulta conforme alla propria specifica (il costruttore ha infatti indicato un MPE pari a ± 0,02 mm, quindi una fascia d’errore di 0,04 mm). Il calibro potrebbe risultare idoneo all’uso solo se, riesaminando i dati riportati nel Rapporto di taratura nell’intorno del suo punto di lavoro 90 mm ÷ 110 mm) si accertasse che la fascia d’errore è < 0,02 mm.

Rimane un’ultima osservazione: quando ci si riferisce ai dati di taratura occorre, come minimo, valutare il tempo trascorso tra data di taratura e quella cui si riferisce la conferma metrologica dello strumento per tener conto della deriva maturata in quell’arco di tempo.

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METROLOGIA PER CAPILLARITÀ

NUOVA VERSIONE DEL SOFTWARE DI ELABORAZIONE DELLE SCANSIONI “SCENE” CAM2 (Gruppo FARO Technologies, Inc. NASDAQ: FARO), fornitore leader a livello mondiale di soluzioni portatili di misura e di imaging, annuncia il rilascio di SCENE 4.8.1, l’ultima versione del software di elaborazione delle scansioni per il CAM2 Laser Scanner.

Il miglioramento più significativo della nuova release è rappresentato dall’enorme accelerazione nella sovrapposizione dei colori. Per applicare il colore a una scansione laser del Focus3D, operazione che finora richiedeva circa 20 minuti per una scansione di risoluzione media, serve ora meno di un minuto. Per ottenere una sovrapposizione di colori fino a 40 volte più rapida per scansioni con Focus3D (a seconda anche della potenza del computer in dotazione), CAM2 ha applicato tecnologie di multi-threading all’avanguardia.

Il nuovo SCENE 4.8.1 è inoltre disponibile nelle seguenti lingue: italiano, inglese, francese, olandese, portoghese, spagnolo, tedesco, cinese e giapponese. In queste lingue sono state realizzate l’interfaccia utente, la guida in linea e la documentazione tecnica.

“Il CAM2 Laser Scanner Focus3D offre a tutti gli utenti una scansione laser a colori efficiente, senza costi aggiuntivi. Ora, grazie alla sovrapposizione accelerata dei colori garantita dal software SCENE, i nostri clienti potranno facilmente usare le loro scansioni a colori nella fase di post-elaborazione, accelerando il flusso di lavoro dei loro progetti di scansione e aumentando così la produttività”, ha affermato Oliver Bürkler, Senior Technical Product Manager, Laser Scanner di CAM2. Il nuovo Scene 4.8.1 è già disponibile e sarà fornito insieme a ogni CAM2 Laser Scanner.

ai punti 5.5.2 e 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”.

Il software SCENE, studiato specificatamente per il CAM2 Laser Scanner, elabora e gestisce i dati di scansione in modo efficiente e semplice utilizzando il riconoscimento degli oggetti, la registrazione delle scansioni e il posizionamento automatici. SCENE può anche colorare le scansioni. Il software è estremamente intuitivo e genera dati di alta qualità in un istante. A questo punto agli utenti non resta che controllare i risultati finali.

Una volta che SCENE ha preparato i dati di scansione, gli utenti possono iniziare la valutazione e procedere immediatamente con l’elaborazione. Si hanno così a disposizione tutta una serie di funzionalità facili da utilizzare: dalla semplice misurazione alla visualizzazione 3D, fino all’esportazione in diverse nuvole di punti e formati CAD. Gli utenti attuali possono scaricare l’ultima versione di SCENE dal sito web dedicato al CAM2 Focus3D: www.faro.com/focus/it/downloads

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LO SPAZIO DEGLI IMP

P.P. Capra, F. Galliana

La scala di resistenza elettrica all’I.N.Ri.M. Tecniche di misura e campioni utilizzati

THE ELECTRICAL RESISTANCE SCALE AT I.N.RI.M.: MEASUREMENT TECHNIQUES AND STANDARDS USED The management of the dc electrical Resistance at I.N.RI.M. starts from the reproduction of the unit by means of the quantized Hall experiment and covers, by means of suitable standards and measurement methods the range from 1µΩ to 100 TΩ. In the paper some hints on unit reproduction method, on utilized methods and standards, on traceability chains to extend the traceability to the National Standard of Resistance to the whole Resistance scale are given.

RIASSUNTO La gestione della scala della Resistenza elettrica in regime continuo all’I.N.RI.M., parte dalla riproduzione dell’unità mediante l’esperimento dell’effetto Hall quantistico e si estende, mediante l’utilizzo di opportuni campioni e metodi di misura da 1 µΩ a 100 TΩ. Nell’articolo si forniscono cenni sul metodo di riproduzione dell’unità, sui metodi di misura e campioni utilizzati sulle catene metrologiche interne per estendere la riferibilità al Campione Nazionale di Resistenza all’intera scala di Resistenza.

INTRODUZIONE

La resistenza elettrica è la grandezza che esprime l’attitudine della materia ad opporsi al passaggio della corrente elettrica. La resistenza elettrica in regime continuo è la costante che si ottiene dal rapporto tra la tensione elettrica che si misura ai capi una struttura materiale geometricamente definita e la corrente elettrica che la attraversa. L’unità SI della resistenza elettrica è l’ohm (Ω) ed è una grandezza di tipo scalare. La misura della resistenza è una pratica diffusa in numerosi campi, tra i quali l’elettronica, la sensoristica, le telecomunicazioni, la distribuzione di energia elettrica, l’elettrochimica e lo studio di nuovi materiali. Tale grandezza viene riprodotta o realizzata negli istituti metrologici primari (IMP) presenti in tutti i paesi industrializzati e disseminata capillarmente verso tutte le realtà che hanno la necessità di effettuare misurazioni accurate e riferibili.

LA RIPRODUZIONE DELL’UNITÀ DI RESISTENZA ELETTRICA

Figura 1 – Resistenza quantizzata di Hall (RH) e resistenza longitudinale (RX) in funzione dell’induzione magnetica

Internazionale di Pesi e Misure (CIPM) per la riproduzione dell’ohm. I laboratori metrologici in grado di sperimentare il QHE, adottando lo stesso valore della costante RK, sono in grado di effettuare misure fra loro compatibili, entro un’incertezza di poche parti su 109.

Proprio per poter usufruire dell’elevato livello di riproducibilità il CIPM, nel 1990 ha adottato un valore convenzionale della costante di von Klitzing [2]. Il valore convenzionale adottato dal CIPM è RK-90 = 25 812,807 Ω.

Tutte le misure di tensione e di resistenza effettuate con sistemi collegati all’effetto fisico descritto, sono limitate dall’incertezza di circa 2×10–7, con cui è nota, in unità SI, la costante di von Klitzing.

Nel 1980, Von Klitzing osservò il fenomeno della quantizzazione della resistenza di Hall [1] Egli scoprì che in un gas bidimensionale, realizzato con particolari eterostrutture o dispositivi MOSFET, a temperature dell’ordine di pochi Kelvin e a campi magnetici intensi, la resistenza di Hall RH è quantizzata in unità di h/e2 (dove e è la carica dell’elettrone e h è la costante di Planck - Fig. 1). Il rapporto di queste costanti è indicato come costante di Von Klitzing RK. La scoperta dell’effetto Hall quantistico (QHE) valse a Von Klitzing, nel 1985, il premio Nobel. Poiché la resistenza quantizzata di Hall mostra una dipendenza da costanti fisiche fondamentali, il QHE ha subito interessato i laboratori metrologici per la riproduzione dell’unità di resistenza. Dopo alcuni anni di I.N.Ri.M. Torino ricerche, a partire dal 1/1/1990, il p.capra@inrim.it QHE è stato adottato dal Comitato f.galliana@inrim.it

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LO SPAZIO DEGLI IMP

LA SCALA DI RESISTENZA ELETTRICA

NEWS

RESISTORI CAMPIONE

Quando si effettua la riproduzione della resistenza mediante il QHE occorre trasferire la riferibilità a campioni materiali che hanno il compito di mantenerla e renderla disponibile per tutto il periodo di tempo tra due esperimenti successivi. Nel corso del secolo scorso numerosi sono stati gli sforzi indirizzati nel tentativo di costruire campioni materiali in grado di conservare l’unità di resistenza (o valori decadici) in modo costante e con minime influenze da parte di parametri ambientali. Il campione materiale che, per un tempo lunghissimo, ha costituito la migliore approssimazione a tutti i requisiti è

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Figura 2 – Schema della catena metrologica della resistenza. Le connessioni indicano il percorso della riferibilità. Alcuni resistori sono connessi più volte. I passaggi ridondanti fungono da conferma metrologica.

Nel campo tra 1 Ω e 10 kΩ si hanno le incertezze migliori

L’effetto Hall non è sempre disponibile. Il valore di resistenza elettrica viene mantenuto, nel periodo di tempo fra due esperimenti, per mezzo di resistori campione ad elevata stabilità. Tali campioni vengono confrontati con il QHE. In fig. 2 è riportato lo schema di misura che consente, partendo dal QHE di definire il valore del campione nazionale da 1 Ω e i valori di resistenza decadici fino a 10 kΩ [3, 4]. Il trasferimento della riferibilità alla scala di resistenza inizia effettuando un confronto in rapporto 1:1 tra il QHE e un campione materiale avente il valore resistivo nominale prossimo al valore del QHE. A questo punto, utilizzando ponti a comparatore di corrente e reti Hamon [5], è possibile effettuare il trasferimento della

riferibilità verso i valori decadici più alti e più bassi.

EQUATOR™: IL NUOVO CALIBRO FLESSIBILE VERSATILE Equator™, il nuovo sistema di calibratura brevettato della Renishaw, consente di ridurre gli investimenti e contenere i costi in manutenzione e in attrezzature.

Può essere programmato per lavorare più pezzi e riprogrammato in pochi minuti in caso di modifiche al progetto dei componenti. Equator riempie un vuoto del mercato proponendosi come alternativa assolutamente innovativa ai tradizionali sistemi di calibratura. Non si tratta di un semplice calibro, ma del primo nato di un’intera linea di rivoluzionari prodotti Renishaw per la calibratura.

Equator, sviluppato e provato sul campo in collaborazione con produttori di riferimento in diversi settori (automobilistica, aerospaziale, medicale), è dotato di caratteristiche esclusive di economicità, costruzione e funzionalità, che gli permettono di effettuare calibrature comparative ad alta velocità anche su pezzi di grande serie. Un calibro estremamente leggero, rapido e ripetibile che può esse-

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re utilizzato semplicemente premendo un pulsante: Equator può passare in pochi secondi da un pezzo a un altro ed è perfetto per processi di lavorazione flessibili e per ispezionare pezzi provenienti da macchine diverse.

Lo strumento sfrutta una struttura cinematica parallela, facilmente scalabile e adattabile: questo sistema, esclusivo e brevettato, consente di raggiungere alte velocità di scansione e di eseguire spostamenti rapidi fra gli elementi, senza rinunciare a

un livello di rigidezza tale da assicurare un’incredibile ripetibilità punto-punto, per calibrature sempre accurate.

I sistemi Equator sono disponibili con due diversi livelli di software: una versione destina a chi scrive i programmi DMIS e un’altra, più economica, da officina che consente l’esecuzione dei programmi senwa poterli modificare.

Per ulteriori informazioni: www.renishaw.com/gauging

N. 02ƒ ;2011 RESISTORI CAMPIONE DI ELEVATO VALORE

Un resistore di alto valore RH è normalmente posto in un contenitore in materiale isolante e collegato a una coppia di morsetti. Il contenitore dell’elemento resistivo si comporta anch’esso come un resistore di alto valore, che risulta connesso in parallelo a RH. L’effetto di questo resistore parassita è tanto più evidente quanto più è elevato RH. Si potrebbero definire altri resistori parassiti per rappresentare i fenomeni di dispersione di cui può essere affetto un resistore di elevato valore. L’intensità di tali effetti varia in funzione di molti fattori.

Allo scopo di ovviare a tale limite, i resistori di valore superiore a 10 MΩ presentano una definizione a tre terminali, ossia hanno un terminale di guardia. In questa realizzazione l’elemento resistivo è ulteriormente incapsulato in un tubo, normalmente di vetro e a tenuta stagna, con un anello metallico avvolto in corrispondenza della mezzeria connesso al terminale di guardia o terzo terminale.

In questo modo l’effetto delle componenti parassite diventa controllabile mediante opportuna polarizzazione.

RESISTORI DI ELEVATO VALORE IN DOTAZIONE ALL’I.N.Ri.M.

Figura 3 – Gruppo di resistori campione di alto valore; A) Measurement International; B-C) GUILDLINE; D) ABAG; E) cassetta WELWYN con valori da 1 MΩ a 1 TΩ.

I connettori dei resistori sono del tipo BNC o N isolati in Teflon

Tipicamente i resistori di valore fino a 100 MΩ sono realizzati con elementi resistivi a filo avvolto (resistori Guildline B) mentre quelli di valore superiore sono realizzati con elementi resistivi a film spesso (Measurement International A, Guildline C, ABAG D e Welwyn E).

Il loro contenitore esterno è chiuso ermeticamente. Il terzo terminale dei resistori è normalmente collegato al contenitore esterno, agli schermi dei connettori e a un singolo morsetto elettrico che viene utilizzato per il collegamento al circuito di guardia.

METODI DI MISURA SVILUPPATI ALL’I.N.Ri.M.

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stato un dispositivo costruito dalla Leeds & Northrup, su progetto di Thomas [6].

La caratteristica principale di questo tipo di resistore è legato alla lega con la quale è realizzato il conduttore al quale si deve il valore di resistenza. Si tratta di una lega di rame (84 %), Manganese (12 %) e Nickel (4 %) (manganina), Le specifiche richieste ai materiali utilizzati per la costruzione di resistori elettrici sono: 1. elevata stabilità nel tempo; 2. elevata resistività, che riduce le dimensioni e i parametri reattivi; 3. ridotte forze termo elettromotrici (eth) verso il rame, ossia verso il metallo con il quale sono realizzati i conduttori elettrici; 4. ridotta dipendenza rispetto ai parametri d’influenza, in particolare quelli ambientali.

LO SPAZIO DEGLI IMP

o a ponte di Wheatstone per i passaggi decadici superiori.

Metodo basato su multimetro e calibratore Il metodo di misura basato su un multimetro e un calibratore di tensione continua è utilizzato per la taratura di resistori di alto valore nel campo 10 MΩ÷1 TΩ. Schema e foto di questo sistema di misura sono mostrati in Fig. 4. Rx è il resistore in taratura, e Rs è il resistore campione. Un divisore ausiliario di tensione fornisce la tensione di guardia. Altri dettagli sono riportati in [7]. Il calibratore fornisce una tensione Vout positiva alla serie di Rx e Rs mentre il multimetro misura la tensione Vs ai capi di Rs. Dopo un certo numero di misurazioni, la polarità di Vout è invertita e Rx è il valore medio tra Rx+ e Rx-. Vx è la tensione su Rx e Ix la corrente in Rx e Rs, il valore di Rx è dato dalla equazione seguente: R x = V x / I x = R s = V x / I s = ( Vout − Vs )R s / Vs

(1)

Con questo metodo l’I.N.Ri.M. ha partecipato ad un confronto internazionale a livello 10 MΩ e 1 GΩ [8].

Metodo basato su un ponte di Wheatstone modificato Il metodo di misura [9÷11] è utilizzato per la taratura di resistori nel campo 100 GΩ÷100 TΩ. Schema e foto del sistema sono riportati in Fig. 5. A differenza del ponte di Wheatstone due rami sono costituiti da due sorgenti di tensione continua e l’equilibrio si determina con un picoamperometro. La riferibilità di questo metodo all’I.N.Ri.M. parte da un resistore da 10 GΩ tarato con il metodo multimetro e calibratore e prosegue in rapporto 1 a 10 o 1 a 100 per i valori decadici superiori. La procedura consiste nel programmare le due sorgenti di tensione in modo da ottenere il bilanciamento del ponte secondo la relazione:

Metodo delle cassette di trasferimento Hamon Questo metodo, usato presso l’I.N.Ri.M. per la taratura di campioni di resistenza nel campo 100 kΩ ÷100 GΩ, è basato sull’utilizzo di cassette di resistenza del tipo Hamon [5]. Ogni cassetta contiene dieci resistori di pari valore nominale, e rispettivamente uguale a 10 Ω, 100 kΩ, 1 MΩ, 10 MΩ, 100 MΩ e 10 GΩ. I resistori di ciascuna cassetta possono V essere misurati individualmente, in R x = R c HI (2) parallelo, in serie. Le misure sono eseVLO guite con metodo di sostituzione in rapporto 1:1 con un multimetro nella Maggiori dettagli e schemi di questi funzione resistenza fino a 100 MΩ e due ultimi metodi di misura sono riporcon il metodo multimetro e calibratore tati in [11].

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LO SPAZIO DEGLI IMP

Figura 4 – Schema e foto del metodo multimetro e calibratore

Figura 5 – Schema e foto del metodo a ponte di Wheatstone modificato

CONCLUSIONI

L’articolo descrive l’unità di resistenza elettrica e come viene riprodotta, mantenuta e disseminata verso laboratori secondari dall’I.N.Ri.M.. Al momento la scala di resistenza ha una copertura da 1 µΩ a 100 TΩ. Obbiettivi futuri sono la realizzazione di nuovi campioni e di sistemi di misura mediante i quali estendere ulteriormente i campi di misura e migliorarne i livelli di riferibilità ai Campioni Nazionali.

BIBLIOGRAFIA

1. K. von Klitzing, The quantized Hall effect, Reviews of Modern Physics 58, No 3, (1986); 2. T.J. Quinn, News from the BIPM, Metrologia, 26, 69, (1989).

3. G. Boella, P.P. Capra, C. Cassia-

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go, R. Cerri, G. Marullo Reedtz, A. Sosso “Traceability of the 10-kΩ Standard at IEN” IEEE Trans. Instrum.

Meas., vol 50, pp. 245-248, (2001).

4. G. Boella, I Mihai, G MarulloReedtz, P. P. Capra, E. Gasparotto “The IEN CCC Bridge to Scale the Quantized Hall Resistance to 1-Ω Standards” IEEE Trans. Instrum.

Meas., vol 54, n. 2, pp. 588-591, (2005).

5. B.V. Hamon, “A 1-100Ω build-up resistor for the calibration of standard resistors,” J. Sci. Instrum., vol. 31, pp.

450-453, Dec. 1954.

6. Jame L. Thomas, “A New Design of Precision Resistance Standard”, Bureau of Standard Journal of Research, vol. 5, RP201, 1930.

7. F. Galliana, P.P. Capra, E. Gasparotto, “Metrological management of the high dc resistance scale at I.N.Ri.M.,” Measurement 42, pp.

314-321, 2009.

8. F. Dziuba and D. G. Jarrett, “Final report on key comparison CCEM-K2 of resistance standards at 10 MΩ and 1 GΩ,” 002 Metrologia 39 01001 doi:10.1088/0026–1394/39/1A/ 1.

9. L. C.A. Henderson, “A new technique for the automatic measurement of high value resistors, ” J. Phys. E. Sci. Instrum., Vol. 20, pp. 492-495, 1987.

10. D. G. Jarrett, “Automated guarded bridge for calibration of multimegohm standard resistors from 1 MΩ to 1 TΩ,” IEEE Trans. Instr. Meas., Vol. 46, no. 2, pp. 325-328, 1997.

11. F. Galliana, P.P. Capra, E. Gasparotto: Evaluation of two different methods to calibrate ultra-high value resistors at I.N.Ri.M.”, IEEE Trans.

Meas., Vol. 60 no. 3, pp. 965-970, 2011.

Pier Paolo Capra è nato a Torino, nel 1965.

Si è diplomato in Chimica Industriale e nel 1987 è stato assunto dall’IEN in qualità di esperto di misure elettriche. Si è laureato in Fisica presso l’Università degli Studi di Torino nel 1996 e dal 2001 è Tecnologo. È responsabile del Campione Nazionale di Resistenza elettrica, si occupa del mantenimento e delle disseminazione dell’unità di resistenza e dello sviluppo di nuovi sistemi di misura di resistenza elettrica in regime continuo.

Flavio Galliana è nato a Pinerolo (TO) nel 1966.

Si è laureato in Fisica presso l’Università di Torino nel 1991. Dal 1993 è tecnologo presso l’IEN dove si è occupato della scala di resistenza, realizzando sistemi di misura per la taratura di resistori di alto valore.

Si è occupato di Accreditamento di laboratori Presso la Struttura di Accreditamento dell’IEN divenendone Responsabile dal 1999 al 2005.

MANIFESTAZIONI EVENTI E FORMAZIONE

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2011 eventi in breve 2011

28 - 29 GIUGNO

Savelletri di Fasano (BA), Italia

IEEE IWASI 2011

http://iwasi2011.poliba.it

29 GIUGNO 1 LUGLIO

Vienna, Austria

IEEE Forum on Sustainable Transport Systems (FISTS)

http://ieee-fists.org

30 GIUGNO 1 LUGLIO

Orvieto, Italia

IEEE-IMEKO International Workshop on ADC Modelling and Testing

www.iwadc2010.diei.unipg.it

15 - 18 LUGLIO

Chongqing, China

International Conference on Green Communications and Networks (GCN) 2011

www.easychair.org/conferences/?conf=gcn2011

18 - 21 LUGLIO

Seville, Spain

ACT4SOC 2011 (5th International Workshop on Architectures, Concepts and Technologies for Service Oriented Computing) and IWCCTA 2011 (International Workshop on Cloud Computing, Technology and Applications)

www.icsoft.org/workshops.asp

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

8 - 11 AGOSTO

Istanbul, Turkey

International Conference on Optical MEMS and Nanophotonics - OMN-2011

www.omn2011.org

12 - 14 AGOSTO

Wuhan, China

The 2011 International Conference on Information System and Management ISM2011

www.massconf.org/ism2011

21 - 27 AGOSTO

French Riviera Nice, France

CENICS 2011: The Fourth International Conference on Advances in Circuits, Electronics and Micro-electronics

www.iaria.org/conferences2011/CENICS11.html

22 - 25 AGOSTO

Miedzyzdroje, Poland

Methods and Models in Automation and Robotics

www.mmar.edu.pl

29 - 31 AGOSTO

Linkoeping, Sweden

European Conference on Circuits Theory and Design (ECCTD) 2011

http://ecctd2011.org

5-8 SETTEMBRE

Roma, Italia

NUSOD 2011 - Numerical Simulation of Optoelectronic Devices

www.nusod.org/2011

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, Germany

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

www.lasermetrology2011.com

12 - 14 SETTEMBRE

Genova, Italy

XXVIII Congresso Nazionale GMEE

www.gruppomisuremt.it/ConvegniCongressi.htm

12 - 14 SETTEMBRE

Genova, Italy

XI Congresso Nazionale GMMT

www.gmee2011.it

12 - 16 SETTEMBRE

Suzhou, China

Progress in Electromagnetics Research Symposium (PIERS)

http://piers.org

13 - 15 SETTEMBRE

Bologna, Italia

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

www.cigre.it

15 - 16 SETTEMBRE

Roma, Italy

VII Conferenza Nazionale del Colore

www.gruppodelcolore.it

23 - 25 SETTEMBRE

Wuhan, China

The 7th Int’l Conf. on Wireless Communications, Networking and Mobile Computing (WiCOM 2011)

www.wicom-meeting.org/2011

26 - 28 SETTEMBRE

Capri, Italy

4th EOS Topical Meeting on Optical Microsystems (OMS 11)

www.myeos.org/events/capri2011

26 - 29 SETTEMBRE

Online

IEEE Online Conference on Green Communications (IEEE GreenCom’11)

www.ieee-greencom.org/submit.html

28 - 30 SETTEMBRE

Aachen, Germany

IEEE AMPS 2011 (Applied Measurements for Power Systems)

http://amps2011.ieee-ims.org

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

17 - 20 OTTOBRE

Brussels, Belgium

2nd IEEE International Conference on Smart Grid Communications (SmartGridComm)

www.ieee-smartgridcomm.org

24 - 26 OTTOBRE

Paris, France

3rd Int’l Joint Conf. on Computational Intelligence

www.ijcci.org

28 - 30 OTTOBRE

Shangai, China

2011 International Conference on Computer Science and Engineering - CSE 2011

www.engii.org/cet2011/CSE2011.aspx

28 - 30 OTTOBRE

Shanghai, China

2011 Int’l Conf. on Signal and Information Processing(CSIP 2011)

www.engii.org/cet2011/csip2011.aspx

28 - 31 OTTOBRE

Limerick, Ireland

IEEE SENSORS 2011

http://ieee-sensors2011.org

7 - 10 NOVEMBRE

Melbourne, Australia

ECON 2011 - 7th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society

www.iecon2011.org

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NEWS

NUOVO ESTENSIMETRO DINAMICO RIUSABILE Ing. Carmine Salzano (International Aerospace Defense Manager, PCB Piezotronics) L’estensimetro piezoelettrico della PCB è disponibile in versione uni assiale (non rosetta) e con una sola lunghezza di griglia (15 mm) per cui ogni misura di deformazione dovrà essere intesa come media su tale lunghezza di griglia. L’elemento sensibile è una lamina di quarzo inserita in una custodia di titanio; il cavo è integrale (teflon), con lunghezza di 3 metri, ma sono disponibili prolunghe di varia lunghezza, senza alcuna limitazione e, soprattutto, senza riduzione di sensibilità della catena di misura.

All’interno della custodia in titanio è alloggiato l’amplificatore ICP® (IEPE), un vero e proprio amplificatore di carica che converte il segnale originale (carica elettrica) del quarzo in tensione proporzionale alla deformazione misurata.

La sensibilità nominale del modello standard (740B02) è di ben 50 mV / micro deformazione: sono comunque disponibili altri modelli con diverse sensibilità.

Ogni sensore è fornito con il relativo certificato di taratura che, in modo dinamico su una trave a flessione in acciaio, viene comparato su più punti.

La custodia in titanio è ermetica (sigillata laser) e consente l’utilizzo di tale sensore da -54 °C fino a + 121 °C. La rigidezza della custodia in

CELLE DI CARICO CERTIFICATE PER GLI ESPORTATORI DI BILANCE NEL MERCATO USA I requisiti tecnici relativi alla tecnica di pesatura negli USA vengono definiti nel manuale 44 del NIST – Istituto Nazionale per gli Standard e le Tecnologie, organismo paragonabile al nostro Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (I.N.Ri.M.).

Per poter commercializzare i componenti della tecnica di pesatura negli USA è necessario soddisfare una serie di requisiti e viene richiesto un cosiddetto certificato NTEP (National Type Evaluation Program – Programma nazionale di valutazione del tipo), che attesti la conformità con il manuale 44 NIST. Per ottenere questo certificato, oltre alla verifica tecnica della tecnica di pesatura in sé e al collaudo delle bilance nel luogo di impiego, sono necessarie anche la verifica e la certificazione degli impianti di produzione del costruttore, che vengono dimostrate da un certificato di conformità secondo il VCAP (Verified Conformity Assessment Program – Programma di valutazione della conformità verificata). Questo certificato è il risultato dell’audit eseguito da un ente esterno, durante il quale vengono valutati soprattutto i sistemi di assicurazione della qualità interni all’azienda.

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titanio non consente l’utilizzo su superfici curve, ma solo su superfici piane.

L’applicazione è immediata e avviene mediante un cianoacrilato convenzionale (è possibile anche con colle bi-componente, per misure di fatica), ma la grossa novità e che tale estensimetro è riutilizzabile! Tempo stimato per l’installazione: intorno a 5 minuti al massimo. La sua rimozione dalla struttura (attraverso utensile appositamente progettato e fornito) è semplice e anche in questo

Il produttore di tecnica di pesatura HBM ha superato positivamente l’audit ed è quindi autorizzato a offrire l’intera gamma della propria

caso viene trattato come fosse un accelerometro!

Simile a un accelerometro, l’intervallo di frequenza di utilizzo dell’estensimetro piezoelettrico è da 0,5 Hz fino a 100 KHz. Lo strumento non è quindi utilizzabile su strutture che prevedono carichi statici.

L’estensimetro piezoelettrico utilizza un circuito di condizionamento ICP® molto semplice e oggi estremamente diffuso. In molti casi nei quali è necessario fare un’analisi dinamica della struttura (anche in condizioni ambientali ostili) il nuovo estensimetro offre vantaggi indiscussi rispetto agli estensimetri convenzionali, sia per la facilità di montaggio sia, soprattutto, per l’elevato segnale elettrico (decine di mV per micro deformazione). Non solo, la sua installazione è addirittura possibile senza “fermare“ la struttura o il processo.

In caso di escursione termica della prova, la natura piezoelettrica del quarzo e l’assenza della parte continua del segnale compensano in modo naturale il fenomeno.

Infine per molte applicazioni odierne che prevedono sempre più studi di vibrazione (raw time history) e indagini a fatica, esso rappresenta un significativo vantaggio per l’utilizzatore, ricordando che è rimovibile e facilmente reinstallabile in pochissimo tempo.

Per ulteriori informazioni: www.pcbpiezotronics.it

tecnica di pesatura anche per applicazioni negli USA. Per ulteriori informazioni: www.hbm.com.

Grazie all’esito positivo dell’audit VCAP, le celle di carico HBM rappresentano la prima scelta per i produttori di bilance che esportano negli USA

COMMENTI ALLE NORME

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

Assicurazione della Qualità Parte 3a

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), Assicurazione della qualità parte 2.a (n. 1/2011).

PROCEDURE

POSIZIONE DI ACCREDIA

La norma non parla di procedura gestionale, ma ritengo necessario che il laboratorio emetta e applichi una procedura gestionale, dove riportare tutto quello che intende fare per rispettare la 17025: controlli, metodi, modalità, frequenza, documenti di pianificazione, registrazione della qualità da utilizzare, responsabilità del personale.

Insieme alla procedura gestionale il laboratorio dovrà emettere una serie di procedure tecniche sui controlli della qualità da effettuare e sui metodi che intende utilizzare. Nelle procedure tecniche il laboratorio deve definire e riportare il limite oltre il quale il processo di prova non è conforme, le modalità di esecuzione dei controllo e del metodo, la valutazione dei risultati e quanto altro necessario.

Da questo articolo si parla di ACCREDIA, poiché dal 1 gennaio del 2010 essa è l’unico organismo di accreditamento italiano riconosciuto dal governo e comunicato a livello mondiale, e che dal 1° luglio è diventato operativo anche il settore delle tarature.

Nel corso del 2010 ACCREDIA ha emesso due documenti: il primo (RT-08), dal titolo “Prescrizioni per l’accreditamento dei laboratori di prova”, che si applica ai laboratori del SINAL, e il secondo (RT-25), dal titolo “Requisiti specifici per l’accreditamento dei Laboratori di Taratura” che si applica ai Centri SIT. I due documenti (nel caso del capitolo 5.9) confermano quasi tutti i requisiti precedenti, e sono diversi per i due settori interessati.

LABORATORI DI PROVA

Sul punto 5.9.1, si presenta la solita laconica e generica frase “si applica il requisito di norma” e la seguente aggiunta: “l’attività del laboratorio

relativa a questo requisito deve essere descritta nel manuale qualità o altro documento del laboratorio, in particolare relativamente a pianificazione, effettuazione delle prove, valutazione dei risultati, azioni correttive, documentazione e conservazione delle registrazioni”. Non c’era a mio parere alcun bisogno di precisare che doveva essere riportato nel manuale della qualità (tengo a precisare l’aggiunta di “della” che in italiano è un errore di grammatica) poiché è normalissimo che nel manuale si riportino le modalità e le responsabilità in applicazione ai requisiti della norma.

Il documento si prolunga moltissimo solamente ed esclusivamente sui confronti interlaboratori come si vede nel seguito. “Il laboratorio deve, ove possibile, rivolgersi a organizzazioni di confronti interlaboratorio che operino in conformità alla norma UNI CEI EN ISO/IEC 17043 (per esempio rivolgendosi ad organizzazioni accreditate per tali attività oppure che dichiarino di operare in conformità alla suddetta norma)”. In questo requisito c’è una profonda novità rispetto a quanto fatto finora. Gli organismi internazionali hanno previsto che gli organizzatori dei confronti devono essere accreditati (a mio parere sarebbe stato meglio che fossero certificati) in accordo alla ISO 17043. Con questa novità il laboratorio deve partecipare solamente a confronti organizzati da organismi accreditati.

Rivolgersi a organizzazioni non accreditate ma che dichiarino di operare in conformità alla ISO 17043 va bene in un primo periodo, quando non esistono organismi accreditati, ma una volta a regime ciò non dovrebbe essere più permesso. Inoltre l’utilizzo di organizzazioni non accreditate graverà inevitabilmente il laboratorio di un compito improprio: valutare e verificare la conformità

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dell’organizzazione all’ISO 17043.

“I laboratori devono comunicare ad ACCREDIA la loro partecipazione a confronti interlaboratorio, tenendo a disposizione degli ispettori, ed inviando su richiesta di ACCREDIA una sintesi dei risultati forniti, i valori di riferimento e i criteri di valutazione dell’organismo organizzatore del circuitovedi RT 24”. È a mio parere una precisazione giusta, tuttavia si poteva limitarla solamente alla valutazione degli ispettori durante la visita di sorveglianza, senza che il laboratorio invii quantità eccessive di documenti, oppure si può richiedere solamente il giudizio finale (positivo e negativo con azioni correttive) emesso dall’organismo organizzatore.

“La partecipazione a circuiti interlaboratorio può essere richiesta da ACCREDIA a laboratori in corso di accreditamento o già accreditati come elemento di valutazione per la concessione o il

NEWS

TERMOCAMERA A INFRAROSSI CON INTERFACCIA USB Optris (distribuito da Luchsinger srl) presenta la nuova termocamera per applicazioni fisse in linea, ideale per le ispezioni dei processi, anche ad alte temperature. Facile da installare grazie alle sue dimensioni ultra compatte di soli 45 x 45 x 62 mm per un peso complessivo di soli 250 g e al suo grado di protezione IP67.

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COMMENTI ALLE NORME

mantenimento dello stesso”. È una precisazione non necessaria, in quanto la partecipazione é un requisito obbligatorio contenuto nella 17025 e inoltre il dubbio “può essere richiesta” è errato per i laboratori già accreditati, ma può essere valido per quelli in corso di accreditamento, i quali non essendo ancora accreditati non hanno l’obbligo del rispetto di tutta la norma.

“Le risultanze dei circuiti interlaboratorio si affiancano alle risultanze delle visite di valutazione di ACCREDIA e contribuiscono alla verifica della competenza tecnica dei laboratori accreditati e della loro conformità ai requisiti della UNI CEI EN ISO/IEC 17025, in quanto forniscono indicazioni aggiuntive sulla competenza del laboratorio nella effettuazione di specifici tipi di prove”. Tutto ciò non è un requisito e non è necessario riportarlo, ma è solamente lo scopo finale del confronto, e cioè la possibilità di valutare e parago-

mocamera è dotata di interfaccia e alimentazione USB 2.0 con cavo di lunghezza fino a 20 m, di uscite analogiche 0-10 V e di ingresso trigger. Il software incluso e costantemente aggiornato consente di impostare i parametri quali emissività, modalità di misura e gamma di colori, di controllare in remoto la termocamera, acquisire video e snapshot e di analizzare le immagini. Sono disponibili numerose modalità di misura tra cui l’inseguimento di un hot-spot o cold-spot oppure la misura di aree predefinite con visualizzazione automatica di temperatura massima, minima e media.

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nare la competenza tecnica di un laboratorio ed è il motivo stesso per cui è stato messo nella norma.

“Nel caso di risultati ottenuti da un laboratorio accreditato non rientranti nei criteri di accettabilità previsti dal programma del circuito, il laboratorio deve fornire evidenza di avere indagato sulle cause e attuato idonee azioni correttive”. Lo scopo del confronto è proprio quello di confrontare e valutare la competenza tecnica di un laboratorio con un altro laboratorio. È chiaro che se i risultati sono molto diversi il laboratorio deve attuare tutte le azioni necessarie per mettersi al livello degli altri. È bene che ACCREDIA specifichi tra i requisiti l’adozione di azioni correttive, anche se non necessario poiché la 17025 (al punto 5.9.2) prevede l’adozione di azioni per superare la non conformità.

“Nel caso di gravi non conformità ACCREDIA può decidere se: a) far partecipare il laboratorio ad un nuovo ciclo di prove di confronto; b) far effettuare una visita di valutazione suppletiva; c) notificare al laboratorio provvedimenti di sospensione dell’accreditamento per le prove in oggetto. Nell’ultimo caso, il ripristino dello status di laboratorio accreditato per le prove in oggetto è subordinato agli esiti positivi di una nuova visita di valutazione e/o alla partecipazione ad un idoneo circuito interlaboratorio”. Come si vede ACCREDIA prevede azioni via via crescenti a seconda della gravità della non conformità. Naturalmente il provvedimento di sospensione è un caso limite che però può verificarsi. Durante le fasi di accreditamento e di sorveglianza è valutata l’incertezza della prova, e l’accreditamento viene dato se l’incertezza rientra nella normalità. Quindi devono accadere fatti eclatanti per far sì che il laboratorio non sia più conforme e riceva la sospensione.

Nè la norma né ACCREDIA prevedono un limite all’incertezza oltre il quale al laboratorio viene notificata la sospensione. Tale limite oggi è quantificato dall’organizzatore del confronto in base alle esperienze tecniche di ogni singola prova oppure ina base a delle norme tecniche ove esistono e lo fa rispettare. Qual è il consiglio da dare a

N. 02ƒ ;2011 LABORATORI DI TARATURA

ACCREDIA, per i laboratori di taratura, al paragrafo 5.9.1 aggiunge i seguenti requisiti: 1) il Laboratorio/Centro deve predisporre un adeguato sistema di conferma metrologica per i campioni, gli strumenti e le apparecchiature in dotazione; 2) per la conferma metrologica il Laboratorio/Centro può rifarsi alla UNI EN ISO 10012; 3) ACCREDIA raccomanda l’analisi sta-

tistica dei dati storici delle tarature di campioni e strumenti un uso; 4) oltre ai confronti di misura organizzati da ACCREDIA, il Laboratorio/Centro deve dimostrare la partecipazione a periodici confronti sperimentali effettuati in ambito nazionale o internazionale (tramite ad es. fornitori accreditati); 5) quando un Laboratorio/Centro partecipa a confronti interlaboratorio non organizzati da ACRREDIA, con l’intenzione di utilizzarne i risultati per dimostrare le proprie competenze nel processo di accreditamento, deve informare preventivamente ACCREDIA. Il primo e secondo requisito potrebbero rientrare un questo capitolo: tuttavia la loro collocazione migliore sarebbe stata nel capitolo delle apparecchiature o in quello della riferibilità. Il terzo requisito sarebbe stato più appropriatamente inserito nei capitoli riguardanti la taratura e non in questo, anche se il suggerimento dell’analisi statistica è appropriato.

Il SIT, fino ad oggi, ha sempre organizzato confronti di misura durante le visite e interconfronti a livello nazionale e internazionale per tutte le grandezze accreditate. Oggi, come settore di ACCREDIA, non può più organizzare interconfronti: era dunque opportuno e necessario inserire il quarto e il quinto requisito. Sul quinto requisito si poteva però aggiungere qualcosa sulla valutazione dei risultati ottenuti dal laboratorio nell’interconfronto.

Sul punto 5.9.2 ACCREDIA (ex SIT) aggiunge due nuovi requisiti: 1) “il Laboratorio/Centro deve predisporre procedure per l’analisi statistica dei dati raccolti dalla conferma metrologica, per esempio carte di controllo o più semplicemente diagrammi dei valori di taratura e verifica rispetto ai limiti prestabiliti”; 2) “i dati derivanti dalle attività descritte nel presente paragrafo devono essere riesaminati dal Laboratorio/Centro e le azioni conseguenti devono essere trattate secondo le procedure dei proprio sistema di gestione per la Qualità (Non Conformità, Azioni Correttive/Preventive, Riesami della Direzione e Piani di Miglioramento)”.

Sul primo requisito la differenza tra ex SINAL ed ex SIT è grande. Infatti l’ex SINAL chiede l’utilizzo delle carte di

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un laboratorio? “State attenti e agite prima che sia troppo tardi per non andare fuori con l’incertezza e ricevere la sospensione”.

Sul punto 5.9.2 ACCREDIA (ex SINAL) aggiunge il seguente requisito: “i risultati dei confronti interlaboratori periodici o delle prove su materiali di riferimento devono essere gestiti con carte di controllo per verificare eventuali tendenze e l’efficacia delle azioni correttive/preventive eventualmente attuate”.

L’utilizzo delle carte di controllo per valutare la situazione e l’evoluzione di un processo è utile e valido. Nel caso di confronti interlaboratorio eseguiti con periodo di due o più anni, esso risulta essere uno strumento poco significativo anche se valido. Nel caso del controllo della qualità sui materiali di riferimento secondari, può essere uno strumento utile, anche se al primo avviso di deriva dalla conformità al laboratorio conviene adottare immediate azioni correttive. Nel caso di applicazione alla valutazione dell’efficacia delle azioni correttive/preventive mi sembra eccesivo utilizzare le carte di controllo.

“Si rammenta inoltre che le altre attività elencate al punto 5.9 della norma, che devono essere effettuate con opportuna frequenza possono essere gestite con carte di controllo”. In questa revisione del documento ACCREDIA si ricorda che esistono altri metodi da utilizzare.

Naturalmente, ove possibile, l’utilizzo delle carte di controllo è appropriato.

Lo è meno la generica “opportuna frequenza” che rispecchia la situazione attuale: sarebbe auspicabile che, prova per prova, si stabilisca una frequenza uguale per tutti i laboratori.

COMMENTI ALLE NORME

controllo per l’interconfronto e per i materiali di riferimento; l’ex SIT lo chiede per la conferma metrologica, argomento poco attinente con questo punto della norma. La conferma metrologica è uno strumento, interno al laboratorio, valido ad assicurare la qualità dei risultati di prova e taratura ottenuti da un laboratorio, ma è già tutto descritto in un altro capitolo della norma. Anche per questo motivo ho scritto che il capitolo 5.9 doveva riguardare solamente l’interconfronto. La richiesta della predisposizione delle procedure non deve spaventare, basta inserire la valutazione dei risultati nella procedura sulla conferma metrologica.

Il secondo requisito è stato totalmente tolto dalla Guida alla predisposizione del manuale della qualità del SIT: tuttavia l’applicazione di tutte le procedure elencate nulla ha a che vedere con il contenuto del punto 5.9, poiché lo stesso punto dice cosa fare, e cioè “adottare azioni pianificate”.

Prima di chiudere mi piace far notare una novità, anche se non attinente all’assicurazione della qualità. Tra la documentazione di ACCREDIA non esiste più la “Guida alla predisposizione del manuale della qualità”. Personalmente lo ritengo estremamente positivo, e in sede SIT ho sempre sostenuto che un organismo di accreditamento (e di certificazione) non dovesse emettere un documento che indicasse che cosa si deve riportare nel manuale della qualità. Lo ritenevo pericoloso poiché un laboratorio inesperto sui sistemi qualità è portato a copiare interamente la guida senza capire cosa stia facendo (purtroppo ho esperienza in proposito).

CONCLUSIONE

In conclusione porto all’attenzione tre aspetti per una migliore comprensione della norma: 1) bisogna effettuare azioni di controllo della qualità e applicare i metodi; 2) bisogna selezionare i metodi e i controlli che meglio si adattano alla propria prova/taratura, tenendo conto del volume delle attività svolte durante l’anno; 3) è opportuno e utile partecipare a interconfronti, meglio se a quelli internazionali.

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STORIA E CURIOSITÀ

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Emilio Borchi1, Renzo Macii2, Riccardo Nicoletti3, Alberto Nobili4

La collezione degli antichi strumenti di Ottica dell’Osservatorio Valerio di Pesaro Parte II – Gli strumenti

THE COLLECTION OF ANCIENT MEASUREMENT INSTRUMENTS OF THE “VALERIO” OBSERVATORY IN PESARO In the second article of this series the authors continue the description of the rich collection of ancient instruments conserved in the Valerio Observatory of Pesaro, including instruments for the meteorology, astronomy, geodesy and geomagnetism.

RIASSUNTO Continua con 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.

GLI STRUMENTI DI OTTICA DELL’OSSERVATORIO VALERIO

Una parte ragguardevole degli strumenti storici della collezione rientrano nel settore dell’ottica, in particolare dell’ottica astronomica e di quella meteorologica. Essi furono acquistati tutti durante la direzione del Guidi.

Complessivamente rappresentano una frazione rilevante dell’intera collezione degli strumenti storici dell’Osservatorio. In questa parte ci occuperemo principalmente di loro, distribuiti nei vari settori di astronomia, geomagnetismo, meteorologia e sismologia.

Successivamente verranno descritti, settore per settore, gli altri strumenti della collezione. 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 e 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 moltis-

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GLI STRUMENTI DI ASTRONOMIA, GEODESIA E TOPOGRAFIA

Tra gli strumenti di astronomia ricordiamo Il telescopio rifrattore di Merz (Fig. 4), le cui ottiche furono costruite nel 1864 da Sigmund Merz (18241908) di Münich mentre il tubo di legno del telescopio e la montatura dell’oculare erano stati forniti in tempi successivi da Ertel & Sohns (17931867) di Münich nel 1866. L’apertura utile del cannocchiale è di 11 cm e la distanza focale è di 160 cm. Lo strumento possiede tre oculari di vario ingrandimento. In seguito fu dotato di due elioscopi, uno di Merz e l’altro di Cavalleri, e di uno spettroscopio a visione diretta di Hoffmann ceduto nel 1937 all’Istituto Magistrale di Pesaro.

simi strumenti di meteorologia quelli di esse 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.

Gli strumenti di sismologia: riguardo agli strumenti sismologici, il Calvori commenta: “Quando l’osservatorio venne fondato non possedeva che un semplice pendolo Cavalleri. Nel 1876 (gennaio) fu impiantato il tromometro normale col quale si fecero osservazioni abbastanza regolari fin dal momento della sistemazione. Nel gennaio 1877 si impiantò il sismografo a carte affumicate del Cecchi, completo. Nel Figura 4 – Telescopio di Merz 1879 venne acquistato il microsismografo De Rossi che però non fu mai posto in completo stato d’azione”. Altri strumenti vennero acquistati dai diretto- 1 Università di Firenze e Osservatorio Ximeniano di Firenze ri successivi dell’Osservatorio.

Attualmente, a parte il cannocchiale 2 Osservatorio Ximeniano di Firenze di osservazione del tromometro, non 3 CSO Srl, Badia a Settimo, Firenze ci sono altri strumenti di ottica nel set- r.nicoletti@csophthalmic.com 4 Osservatorio Valerio, Comune di Pesaro tore della sismologia.

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Parte di questi accessori, contenuti in una cassetta di legno, ci sono pervenuti in buone condizioni. Tra gli accessori menzioniamo l’elioscopio di Sigmund Merz, del 1866 e quello di Cavalleri, costruito dal Tecnomasio Italiano del 1870.

Lo strumento dei passaggi dei costruttori Negretti e Zambra (Fig. 6), che operavano a Londra dalla metà dell’Otttecento, venne acquistato da Luigi Guidi verso il 1870. Esso è costituito da un cannocchiale situato nel piano meridiano ed ha un movimento attorno a un asse orizzontale in modo che il suo asse ottico descrive il piano meridiano. Non è quindi necessario collocarlo sotto una cupola girevole, ma basta praticare nell’edificio un’apertura lunga e stretta nella direzione del meridiano locale.

Figura 6 – Strumento dei passaggi

Figura 5 – Disegno di Pio Calvori con la parte dell’Osservatorio relativa alla cupola

Il telescopio rifrattore è sopravvissuto quasi intatto con i suoi accessori. Il recente restauro ha ripristinato la verniciatura originaria delle parti metalliche (che erano state cromate) e la stabilità del tubo di legno (che si era crepato longitudinalmente). Lo strumento è dotato di un piccolo cercatore e di diversi oculari con filtro solare e con prisma, di oculare per spettroscopio e di obbiettivi astronomici e terrestri.

La stanza prende il nome di stanza della meridiana. L’asse orizzontale di rotazione ha i punti di appoggio sopra due robuste colonne, generalmente in muratura.

Nello strumento di Pesaro due semiassi, sagomati in forma tronco-conica e avvitati a un corpo sferico centrale costituiscono l’asse di rotazione. L’asse poggia su due supporti metallici ai quali sono permessi piccoli movimenti tanto in altezza quanto sul piano orizzontale. Due livelle, una grande l’altra più piccola, permettono di verificare l’orizzontalità dell’asse. Quella grande, che può collocarsi sui perni dell’asse di rotazione, ne dà direttamente l’inclinazione in secondi di tempo siderale. Da un lato dello strumento un circolo zenitale di 21 cm di

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Nei primi anni lo strumento di Ertel era montato su un robusto cavalletto di legno, in seguito gli fu realizzata una montatura equatoriale di ferro.

Durante la direzione del Guidi vennero eseguite alcune osservazioni di macchie solari. Dopo la ristrutturazione dell’Osservatorio da parte di Calvori, l’equatoriale ebbe stabile dimora sotto la cupola mobile. Nella Fig. 5 è riportato il disegno di Calvori della parte dell’Osservatorio relativa alla cupola. La camera dell’equatoriale era a base circolare di 2,27 m di diametro, con una camera cilindrica laterale in muratura, alta 2,10 m sulla base. Su questa parte cilindrica in muratura si appoggiava la struttura perfettamente emisferica della cupola.

STORIA E CURIOSITÀ

raggio con scala circolare con due noni e i microscopi di lettura serve a leggere l’altezza dell’astro in osservazione al passaggio dal piano del meridiano. La scala è divisa di 30’ in 30’, i noni permettono di apprezzare il primo. Dall’altro lato una lanterna serve a illuminare di notte il reticolo del cannocchiale. Quest’ultimo ha il micrometro con sette fili fissi.

Anche il cannocchiale è costituito da due tubi avvitati al corpo centrale. Il bellissimo strumento, recentemente restaurato, è corredato di cinque oculari di vario ingrandimento e di altri accessori: una livella piccola, una livella grande, un paralume, un riduttore di apertura e un’asta per comandare i movimenti.

Un piccolo strumento che veniva utilizzato per il calcolo del mezzogiorno vero è il prisma dei passaggi dei costruttori francesi Lerebours et Secretan di Parigi (Fig. 7). Acquistato nel 1860 esso è composto da un massiccio prisma di vetro la cui sezione è quella di un triangolo isoscele rettangolo. Il prisma appoggia la base sopra una piattaforma che può eseguire un piccolo movimento orizzontale e un leggero movimento di basculla. La piattaforma è sostenuta da una robusta colonna che si eleva sopra una larga base rettangolare. Vicino al prisma si trova un piccolo cannocchiale il cui asse ottico è posto sul prolungamento della faccia ipotenusa del prisma. Questa faccia è rivolta verso l’esterno dello strumento ed è parallela al lato maggiore della base. Se con il cannocchiale si osserva un oggetto lontano situato quasi sulla superficie piana che contiene la faccia ipotenusa, si vedono due immagini vicine l’una all’altra. Ruotando leggermente lo strumento sul piano orizzontale si vedono le due immagini spostarsi in senso contrario. Ad esempio, se con la rotazione le immagini si avvicinano, continuando a ruotare nello stesso verso esse si sovrappongono e successivamente si allontanano l’una dall’altra. Al momento della sovrapposizione l’oggetto si troverà esattamente sul piano che contiene la faccia ipotenusa.

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Figura 7– Il prisma dei passaggi dell’osservatorio Valerio

Per calcolare il mezzogiorno vero lo strumento veniva posizionato in modo che la faccia ipotenusa del prisma si trovasse sul piano meridiano. Quando il sole si trovava a passare su quel piano le sue due immagini si sovrapponevano in una sola. Lo strumento veniva orientato sul piano meridiano per mezzo di un cronometro o, preferibilmente, per mezzo delle stelle. A questo scopo si sospendeva davanti al prisma, a una distanza di 4 o 5 m un filo a piombo la cui massa era immersa in un recipiente d’acqua per evitare al massimo movimenti oscillatori. Quando la stella polare si trovava dietro al filo a piombo insieme alla ε dell’Orsa Maggiore o alla γ di Cassiopea, essa giaceva con buona approssimazione sul piano meridiano. Bastava perciò, dopo aver verificato la verticalità del prisma, orientarlo lungo la direzione così individuata. Il suo stato di conservazione era molto precario. Durante l’ultimo

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STORIA E CURIOSITÀ

restauro è stata riverniciata la base e la colonna dello strumento. È stato progettato e costruito il cannocchiale di osservazione in ottone (lunghezza circa 15 cm, diametro 20 mm) con lenti in vetro per l’obbiettivo e l’oculare, messa a fuoco telescopica e filtro solare. È stato costruito un prisma a riflessione totale in plexiglass. Le dimensioni delle parti ricostruite sono uguali a quelle originali.

Un altro strumento al quale vogliamo accennare è il pregevole sestante del costruttore londinese William Paton. Il sestante fu acquistato dal Guidi presso il rivenditore Amadori di Bologna nel 1870. L’uso del sestante in un osservatorio meteorologico è piuttosto improprio e per questo motivo il Calvori subito dopo la morte del Guidi pensò di metterlo in vendita, insieme a un orizzonte artificiale, per finanziare la ristrutturazione dell’Osservatorio.

L’Osservatorio Valerio ha in dotazione anche numerosi cannocchiali di lettura e di osservazione con livella e treppiede di celebri costruttori francesi dell’Ottocento e molti oculari con cerchio graduato.

Tra gli strumenti geodetici ricordiamo un bellissimo esemplare, il piccolo teodolite di Ertel a cannocchiale spezzato, del costruttore tedesco Ertel & Sohns, di Münich, che fu acquistato dal Guidi nel 1861 (Fig. 8). Lo strumento avrebbe dovuto essere utilizzato dallo scienziato per le misure assolute di declinazione magnetica secondo il metodo di Gauss e infatti in un vecchio inventario era individuato come “cannocchiale di osservazione del magnetometro declinometro”. In realtà il Guidi eseguì pochissime misure assolute, limitandosi solo a quelle relative. Il Calvori nel 1884 mise in vendita lo strumento insieme al teodolite di Ertel modello grande, anch’esso acquistato dal Guidi nel 1861. Mentre quest’ultimo strumento fu acquistato dal Tacchini per l’Istituto Centrale di Meteorologia, il piccolo teodolite di Ertel rimase all’Osservatorio Valerio e fu utilizzato solo sporadicamente per misure geodetiche. Lo strumento, completamente restaurato, è corredato da due oculari.

Figura 8 – Piccolo teodolite di Ertel

L’altezza della colonnetta sulle tre viti di livello è di circa 15 cm. Alla sua sommità si trovano, concentrici e a raggi, il cerchio orizzontale e quello dell’alidada, il secondo interno al primo ed entrambi sullo stesso piano orizzontale. Al centro dell’alidada e imperniata nel suo asse è posta la forcella, con piattaforma circolare, che ferma le braccia di sostegno del cannocchiale. La lettura si esegue lateralmente per mezzo di un prisma a 45° che rinvia ad angolo retto i raggi provenienti dall’obbiettivo, e quindi nel tubo dell’oculare prolungato al di là del cerchio zenitale. Dalla parte opposta dell’oculare l’asse del cerchio termina con un contrappeso cilindrico e con un foro per l’illuminazione del reticolo. Il cerchio verticale è ripetitore. Il cannocchiale spezzato e quello di spia, che è fissato alla colonna centrale e ha la propria vite di richiamo, hanno l’obbiettivo rispettivamente di circa 30 mm e di 23 mm con distanza focale di 38 cm e ingrandimento di 20 volte. Sulla montatura dell’obbiettivo del cannocchiale spezzato è incisa la scritta “Merz, Utzschneider und Fraunhofer in München”.

Uno notevole strumento di topografia è la bussola teodolite con cavalletto di legno a treppiede dei costruttori parigini Lerebours et Secretan, Lo strumento fu acquistato dal Guidi verso il 1865 (Fig. 9). La parte principale

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che dà il primo. Il movimento è regolato da una vite micrometrica d’arresto e di richiamo.

Il cannocchiale si muove parallelamente ad un cerchio zenitale completo di ottone, diviso in terzi di grado, del diametro di 14 cm e il nonio che dà i 30’’.

Il cannocchiale ha apertura di 15 mm e la distanza focale di 16 cm. Il circolo zenitale e il cannocchiale sono equilibrati da un contrappeso cilindrico di ottone. La bussola teodolite è uno strumento da utilizzare nelle osservazioni speditive. Sembra però che sia stato usato molto raramente dal personale dell’Osservatorio Valerio.

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Fig. 9 – Bussola teodolite

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della bussola è l’ago calamitato situato in fondo a una scatola circolare di ottone e poggiato mediante un cappelletto di agata su un perno d’acciaio. La scatola appoggia su una corta colonna, con treppiede di ottone a viti di livello, che termina con una giuntura a nocella per poter essere fissata a un cavalletto di legno. Gli estremi dell’ago percorrono un cerchio diviso in mezzi gradi e si dispongono invariabilmente nel piano del meridiano magnetico locale. La bussola scorre sopra un piano azimutale di ottone diviso in mezzi gradi, del diametro di 14 cm, con il nonio

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T U T T O _ M I S U R E Anno XIII - n. 2 - Maggio 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 Redazioni per: Storia: Emilio Borchi, 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.

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L’AUTORE

Davide Vasta ha lavorato nel campo della grafica pubblicitaria per più di 20 anni. Insegna nei corsi complementari di Computergrafica e Tecniche ed Applicazioni Digitali presso l’Accademia di Belle Arti Pietro Vannucci di Perugia. Dal 2004 insegna nei medesimi corsi presso la Facoltà di Lettere e Filosofia dell’Università degli Studi di Perugia. A febbraio 2003 è entrato a far parte di un ristretto gruppo di specialisti, selezionati tra oltre 600 professionisti della grafica e del web in tutta italia, dalla allora società americana Macromedia. Nel 2006, per effetto dell’acquisizione di Macromedia da parte di Adobe, sono entrato a far parte del ristretto gruppo di Adobe Guru italiani, come esperto dei prodotti dedicati al web.

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Kistler Italia p. 134, 142 IC&M p. 124 ITALECO p. 92 Labcert 3a di cop.

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LTTS p. 86 Luchsinger p. 98, 100, 154 PCB Piezotronics p. 152 Physik Instrumente p. 108 Renishaw p. 88, 148 Rupac p. 105, 107 Scandura p. 102 Soc. Bilanciai Porro p. 104 Studio Legale De Paolis p. 110