Tutto_Misure 01/2013 by Tutto_Misure

TUTTO_MISURE

ANNO XV N. 01 ƒ 2013

IN QUESTO NUMERO I contatori statici di energia elettrica Electrical energy meters and the European Directive A. Bernieri, G. Betta, L. Ferrigno M. Laracca

15 Misure su componenti di lavatrici Non contact dimensional measurements of washing machines components P. Pietroni, B. Torcianti, G. Di Fulvio, A. Bruni, C. Cristalli

19 Misurare in vitro le proprietà biomeccaniche di tessuti biologici Measuring the biomechanical properties of a scheletric muscle in vitro E. Rizzuto, Z. Del Prete

35 L’approccio previsionale all’affidabilità Forecast approach to dependability M. Catelani, L. Ciani, L. Cristaldi, M. Lazzaroni

Editoriale: Un Ateneo in meno! (F. Docchio) 5 Comunicazioni, Ricerca e Sviluppo, dagli Enti e dalle Imprese Notizie nel campo delle misure e della strumentazione 7 Il tema: Misure per l’Industria Il monitoraggio degli spostamenti profondi del terreno nei versanti di frana – uno Smart Sensor MEMS (C. De Capua, M. Lugarà, R. Morello, G. Morabito) 11 I contatori statici di energia elettrica (A. Bernieri, G. Betta, L. Ferrigno, M. Laracca) 15 Controllo dimensionale senza contatto sulla guarnizione di tenuta del cuscinetto della lavatrice (P. Pietroni, B. Torcianti, G. Di Fulvio, A. Bruni, C. Cristalli) 19 Misure per l’analisi del comportamento di sorgenti di energia (B. Tellini, M. Marracci, R. Ferrero) 25 Misura di vibrazioni torsionali in turbomacchine (T. Addabbo, A. Fort, M. Mugnaini, V. Vignoli, R. Biondi, S. Cioncolini) 29 Gli altri temi: Misure biomeccaniche Misurare in vitro le proprietà biomeccaniche di tessuti biologici: applicazione a un muscolo scheletrico (E. Rizzuto, Z. Del Prete) 35 Gli altri temi: Misure dimensionali con soluzioni innovative Strumenti per verificare la qualità di prodotti e processi Tavola Rotonda Virtuale con autorevoli esperti (M. Mortarino) 39 Campi e compatibilità elettromagnetica Strumentazione di base nelle misure di EMC: caratterizzazione del sistema di misura SURGE tramite impulsi (C. Carobbi, A. Bonci, M. Stellini, M. Borsero) 49 Le Rubriche di T_M: Visione Artificiale Visione e controlli non distruttivi (G. Sansoni) 55 I Seriali di T_M: Misure e Fidatezza L’approccio previsionale all’affidabilità: esempi di calcolo del tasso di guasto in ambito ICT (M. Catelani, L. Ciani, L. Cristaldi, M. Lazzaroni) 57 I Seriali di T_M: Conformità e Affidabilità Dalla conformità all’efficacia: Parte 3 – Reclami, non conformità, azioni correttive e azioni preventive (T. Miccoli) 61 Le Rubriche di T_M: Metrologia legale Liberalizzazione gas e luce: situazione Kafkiana (V. Scotti) 65 L’evoluzione normativa della metrologia legale in Italia 2: La Metrologia Legale nel contesto comunitario (M.C. Sestini) 67 Manifestazioni, eventi e formazione 2013: eventi in breve 71 Spazio Associazioni Universitarie di Misuristi Dalle Associazioni Universitarie di Misuristi 73 Spazio delle altre Associazioni Notizie dalle altre Associazioni 75 Commenti alle norme Non conformità, azioni correttive, azioni preventive, reclami e miglioramento - Parte sesta (N. Dell’Arena) 77 Abbiamo letto per voi 80 News 00-00-00-00

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Franco Docchio

EDITORIALE

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Un ateneo in meno!

A University is missing! Cari lettori!

Un paio di giorni fa (il 31 Gennaio n.d.r.) è stato pubblicato un documento CUN sullo sato dell’Università Italiana, che ha fatto il giro dei quotidiani e dei media. Vediamo. Da 10 anni a questa parte le immatricolazioni di studenti nelle Università sono diminuite di 58.000 unità. Una media Università in meno, è il commento dei più! Il trentaquattro per cento degli studenti sono fuori corso. Il diciassette per cento degli iscritti non fa esami. I fondi per le sedi sono in progressivo calo. Il rapporto tra laureati e giovani fino ai 34 anni in Italia è del 20%, contro il 30% della Germania. Le tasse per gli studenti sono aumentate, senza che venga percepito un incremento nella qualità e nella quantità dei servizi forniti. E… i docenti diminuiscono, a causa del blocco del turnover, del blocco dei concorsi che sbarra la strada ai giovani in ingresso e allunga l’età media del personale docente, che via via raggiunge l’età pensionabile (e molti sessantenni sono già… fuggiti dall’università). Ci sono ovviamente eccezioni, ma questa è la situazione e dobbiamo prenderne atto. A questi dati aggiungo che, per la mia Area d’Ingegneria (non si chiama più Facoltà…) la situazione è solo un po’ più rosea, ma nemmeno tanto. Siamo sì rimasti a un apprezzabile numero di matricole, ma questo avviene a fronte di un inquietante calo della qualità media degli studenti in ingresso (ne fa fede lo “score” raggiunto ai test di ammissione). Gli studenti dei licei disertano Ingegneria, lasciandola a diplomati di Istituti Tecnici, Geometri, ecc., che spesso si iscrivono pur avendo un lavoro e dunque non fanno esami o ne fanno pochi. Il bisogno di lavorare per pagarsi gli studi di questi tempi allunga i tempi di permanenza in Università, e ciò giustifica il numero elevato di fuori corso. Come ho scritto in altro editoriale, le riforme che si sono succedute dal 2000 a oggi non sono servite a migliorare la situazione. Il 3+2 così come è stato interpretato dagli Atenei non ha funzionato, pur avendo molte possibilità di funzionare. Troppi, e inutili, i corsi di studio,

molti dei quali hanno sfornato disoccupati. Troppi gli studenti che hanno continuato il percorso formativo perché il laureato di primo livello non era sufficientemente appetito dall’impresa. E poi la questione dei Dottorati di Ricerca. Troppo pochi gli allievi di Dottorato, limitati dall’inutile prassi dei concorsi e delle Borse Ministeriali in calo. E limitati anche dalla scarsa percezione che le imprese hanno del valore aggiunto del Dottore di Ricerca nella struttura di R&S aziendale. Orbene, in questo contesto tutti (!) i programmi elettorali, le agende di questo o quel candidato premier, pongono l’istruzione, la ricerca e l’imprenditoria giovanile come motore e volano del progresso e dell’uscita dalla crisi. C’è da credere che alle parole seguano i fatti? Governi di colori politici diversi si sono avvicendati in questi ultimi trent’anni, e non si è percepita (neanche con l’ultimo) nessuna inversione di tendenza. Oggi, all’inizio della Campagna elettorale, non si sa chi ci governerà. Quando mi leggerete saprete a chi chiedere quell’inversione di tendenza che è assolutamente necessaria per far rimanere il nostro Paese nel rango dei Paesi dell’UE, rango dal quale stiamo a poco a poco scivolando fuori. Dopo queste note cupe, torniamo a un po’ di ottimismo… Anche nel 2012 la nostra Rivista ha avuto un lusinghiero apprezzamento dai lettori, sia nella versione su carta che in quella online. Nuove rubriche si sono aggiunte a quelle già esistenti. Altre se ne aggiungeranno quest’anno. Le Tavole Rotonde Virtuali sono state molto apprezzate, e verranno continuate nel 2013. Siamo ora alla vigilia dell’evento “Affidabilità & Tecnologie 2013”. Molti di voi mi leggeranno in quell’occasione. Quest’anno abbiamo ritenuto opportuno allargare l’offerta di tecnologia e innovazione alla Fotonica, con l’evento associato TecFo®. La speranza è che la Fotonica, che vanta tanti Centri di Ricerca attivi in Italia, possa venire percepita anche dal mondo industriale come un’opportunità per un sviluppo produttivo, per investimenti in R&S e per trasferimento tecnologico. Sono sicuro che TecFo® riuscirà a bissare il successo della Visione Artificiale all’interno di A&T! Buona lettura!

Franco Docchio

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COMUNICAZIONI, RICERCA E SVILUPPO DA ENTI E IMPRESE

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

Notizie nel campo delle misure e della strumentazione

NEWS IN MEASUREMENT AND INSTRUMENTATION This section contains an overview of the most significant news from 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. CLAUDIO DE CAPUA ELETTO PRORETTORE ALLA RICERCA DELL’UNIVERSITÀ DELLA CALABRIA

Il Prof. Claudio De Capua, socio GMEE e Professore Ordinario di Misure Elettriche ed Elettroniche all’Università Mediterranea della Calabria, è stato recentemente nominato Prorettore delegato alla Ricerca Scientifica dell’Università, con potere di firma per gli atti relativi alla Ricerca Scientifica, ai Dottorati e agli Assegni di Ricerca. All’amico e collega Claudio le più vive felicitazioni per questo prestigioso incarico, i migliori auguri di buon lavoro e la speranza che la sua attività valga a promuovere ancor più la ricerca di base e applicata, la promozione dei Dottori di Ricerca nel tessuto imprenditoriale locale, e la formazione di Società di Start-up a elevato valore aggiunto!

ALESSANDRA FLAMMINI ELETTA NEL CONSIGLIO DI AMMINISTRAZIONE DELL’IEEE INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT SOCIETY

Attuale coordinatore nazionale della linea di ricerca Misure per l’Industria del GMEE, la Prof. Alessandra Flammini, dell’Unità GMEE di Brescia, è stata eletta nel Consiglio di Amministrazione dell’Instrumentation and Measurement Society della IEEE per il quadriennio dal 1 Gennaio 2013 al 31 Dicembre 2016. Alla docente bresciana, eletta anche in virtù delle attività da lei svolte nel mondo industriale prima di entrare nel nostro Ateneo, il GMEE e la Redazione di Tutto_Misure augurano un proficuo lavoro. NOTIZIE ACCREDIA

Si è svolta dal 26 al 28 novembre 2012 la verifica di ACCREDIA da parte di EA, volta a confermare la partecipazione dell’Ente unico italiano di accreditamento agli Accordi internazionali di mutuo riconoscimento (EA MLA). Si conclude così il processo di peer assessment avviato da EA a dicembre 2010 per valutare ACCREDIA, nel suo ruolo di Ente unico nazionale di accreditamento, designato dal Governo italiano nel 2009 ai sensi del Regolamento europeo n. 765/2008. La verifica di novembre 2012, secondo il mandato ricevuto da EA, si è concentrata su alcuni aspetti dell’attività di ACCREDIA, in particolare il processo di fusione degli Enti di accreditamento preesistenti, l’avvio delle attività di accreditamento nei settori regolamentati e l’attuazione delle azioni correttive relative ai rilievi emersi a dicembre 2010. Secondo il Team di valutatori EA, ACCREDIA sta procedendo molto positivamente nelle attività di accreditamento, rafforzando la fiducia delle parti interessate e degli altri Enti di accreditamento aderenti agli MLA, in termini di efficienza ed efficacia delle attività di valutazione di organismi e laboratori, volte a garantire l’affidabilità dei certificati di accreditamento rilasciati. In particolare, gli esiti della valutazione hanno confermato che ACCREDIA: 1. Ha completato con successo la fusione tra i preesistenti Enti SINAL, SINCERT e SIT, ed è ora pienamente operativo e percepito come un unico Ente di accreditamento. 2. Ha gestito con efficacia l’avvio dell’accreditamento ai fini della notifica. Un numero elevato di domande per l’accreditamento è stato gestito in un breve periodo di tempo in modo molto professionale, imparziale e competente.

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3. Ha implementato adeguatamente le azioni correttive derivanti dall’ultima valutazione, restando solo pochi dettagli da completare. Sulla base dei rilievi formulati, il team di EA raccomanda che ACCREDIA rimanga firmatario degli Accordi EA MLA, per tutti gli schemi di accreditamento vigenti: Certificazione di sistemi di gestione – Qualità e Ambiente –, di Prodotto e di Personale, Ispezione, Prova e Taratura. ACCREDIA ha già avviato la gestione delle non conformità, osservazioni e commenti rilevati, programmando il piano delle azioni correttive che verrà sottoposto al Team di valutatori EA. Per saperne di più: www.accredia.it ISTITUTO NAZIONALE DI RICERCA METROLOGICA (I.N.Ri.M.)

Riceviamo i seguenti contributi dal collega Walter Bich (I.N.Ri.M.). Riunione del Gruppo di Lavoro 1 del JCGM Il Gruppo di lavoro 1 (incertezza di misura) del Joint Committee for Guides in Metrology (JCGM) si è riunito al BIPM di Sèvres dal 27 al 30 novembre 2012. Uno dei punti più interessanti all’ordine del giorno era, ovviamente, la revisione della GUM, Guide to the expression of uncertainty in measurement, che procede alacremente. Una prima bozza potrebbe essere messa in circolazione entro il 2014. Non è possibile in questa sede dilungarsi sulle ragioni che hanno indotto il JCGM a procedere alla revisione di questo fondamentale documento, né sulle linee lungo le quali procede la revisione. Per un inquadramento in merito, si veda [1]. Per un excursus che evidenzia il collegamento intimo del concetto d’incertezza con quello di errore, si veda [2]. Tra febbraio e

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giugno 2012 si è svolta un’inchiesta pubblica tra gli utenti della GUM, mediante un questionario pubblicato sui siti Internet di BIPM e OIML. Le risposte (una settantina, nessuna dall’Italia), sono incoraggianti e sostanzialmente appoggiano l’operazione. Un altro argomento di vivo interesse riguarda l’interazione tra metrologia e meteorologia. Il Prof Bertrand Calpini, del WMO (World Meteorological Organization), espressamente invitato, ha tenuto una bella conferenza su strumenti e metodi di misurazione in campo meteorologico, con particolare attenzione all’incertezza. La motivazione di questo primo contatto operativo, avvenuto nell’ambito di un accordo tra il Comitato internazionale dei pesi e delle misure (CIPM) e il WMO, risiede nella criticità delle previsioni climatiche a medio-lungo termine, caratterizzate da variazioni climatiche di piccolo valore (ma di enorme importanza pratica) aventi un’incertezza associata la cui valutazione non è stata esente da critiche in tempi recenti. Lo sforzo congiunto proseguirà, affiancandosi così ad altre importanti iniziative, quali il progetto europeo MeteoMet [3]. [1] W Bich et al, Revision of the ‘Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement’, Metrologia 2012, 49, n° 6, 702-705. [2] W Bich and W Kool, Evolution of the concept of measurement uncertainty – From errors to probability density functions, Bulletin OIML, volume LIII, number 2, april 2012, 6-11. [3] http://www.meteomet.org

potrebbe dire “realizzazione pratica”), così come richiesto dalla Risoluzione 12 della 23a Conferenza generale sui pesi e sulle misure (CGPM) del 2007. Senza questo documento la ridefinizione non può avere luogo. Il Comitato consultivo per la massa e le grandezze apparentate (CCM) ha così organizzato un workshop dedicato alla mise en pratique del kilogrammo. Il workshop si è tenuto al BIPM di Sèvres il 21 e 22 novembre 2012, e ha visto la partecipazione di delegati dai maggiori istituti metrologici del mondo. Si è trattato di un evento di grande successo e interesse. L’ordine del giorno e la maggior parte delle presentazioni sono disponibili al seguente link www.bipm.org/ws/Allowed Documents.jsp?ws=MeP_2012

Approvazione del Documento JCGM 106:2012 Nel mese di ottobre il Joint Committee for Guides in Metrology (JCGM) ha approvato il documento JCGM 106:2012, Evaluation of measurement data – The role of measurement uncertainty in conformity assessment. Il documento è ora pubblicato da BIPM e OIML (Organizzazione internazionale di metrologia legale) e può essere liberamente scaricato dai siti di queste due organizzazioni internazionali, così come gli altri documenti relativi all’incertezza di misura e al Vocabolario Internazionale di Metrologia, VIM3. Anche ISO e IEC hanno pubblicato il documento, con il nome di ISO/IEC Guide 98-4:2012. Workshop “Mise en Pratique” Per l’insieme dei documenti relativi (MeP) del 22 Novembre 2012 all’incertezza di misura sinora pubbliLa ridefinizione del kilogrammo è una cati, vedi: delle azioni più importanti legate al www.bipm.org/en/publications/ riassetto del Sistema internazionale di guides/gum.html unità (SI), che dovrebbe avere luogo nei prossimi anni. Una delle conseguenze della ridefinizione è che il TEZE MECHATRONICS: kilogrammo dovrà essere realizzato a NASCE IL NUOVO INCUBATORE partire, appunto, dalla definizione, D’IMPRESE A BRESCIA come ad esempio già accade per il metro. Il modo, o i modi appropriati Negli ultimi mesi, a Cazzago S. Marper realizzare il kilogrammo devono tino in provincia di Brescia, si è costiessere descritti in un documento, noto tuito TEZE Mechatronics, un nuovo come mise en pratique (in italiano si incubatore di Start-up imprenditoriali

N. 01ƒ ;2013 Oltre agli spazi e ai servizi che vengono offerti alle giovani Start-up, Teze Mechatronics offre a chi si propone con idee valide una visibilità immediata attraverso la quotidianità dei rapporti tra le imprese, e mediante la partecipazione di sponsor industriali, attratti dalla possibilità concreta di trovare nuove forme d’investimento. Oltre a questo, TEZE Mechatronics si offre di seguire e accelerare lo sviluppo di nuove iniziative imprenditoriali, forti di consolidati rapporti con i principali attori dello scenario industriale e accademico italiano e internazionale. Il Vostro Direttore è stato nominato Responsabile Scientifico della neonata realtà. Per informazioni e richieste di adesione:

Ing. Andrea Guerra TEZE Mechatronics Via Bonfadina,33 Cazzago San Martino (BS) – Italy Tel. 030/7256350 – e-mail andrea.guerra@ttmlaser.com

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ad alto valore aggiunto nei settori della meccanica, dell’elettronica, delle energie rinnovabili, delle misure, e dell’ICT. Nato dall’esperienza imprenditoriale di Fiorenzo Castellini, TEZE annovera tra i soci personaggi del mondo delle imprese e dell’Università, nella convinzione che un mix di competenze di alto livello possa fornire ai neo-imprenditori un plafond di servizi ineguagliabile. È insediato in un polo produttivo di circa 20.000 mq di area, fortemente radicato in un territorio a elevata vocazione industriale, ma al tempo stesso aperto verso il mondo.

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lità della proposta effettuata, basti pensare che, in media, ciascun italiano effettua ogni giorno almeno 10 misure. Infatti, secondo le ultime stime della commissione Europea, l’impegno finanziario per il settore delle misure, in un Paese industrializzato, è compreso tra il 5% e il 6% del Prodotto Interno Lordo. AVVIATO IL PROGETTO Questo si tramuterebbe, nel nostro Paese, in una spesa ragguardevole, DI.TR.IM.MIS – paragonabile a quella del servizio saDIFFUSIONE E TRASFERIMENTO nitario nazionale. DI TECNOLOGIE A IMPRESE Al fine di poter divenire parte attiva delNEL SETTORE DELLE MISURE. l’iniziativa è necessario compilare il queINVITO A COMPILARE stionario scaricabile all’indirizzo web IL QUESTIONARIO www.affidabilita.eu/PdfEventi/ Questionario_DITRIMMIS.doc e inviarlo via posta elettronica all’indirizzo: f.zamparelli@confindustria. È stato avviato il Progetto DI.TR.IM.MIS benevento.it, con l’obiettivo di pro– DIffusione e TRasferimento di tecno- cedere con l’iniziativa. logie a IMprese nel settore delle MISure, ammesso a finanziamento nel Programma RIDITT (Rete Italiana per la Dalla Newsletter Accredia: Diffusione dell’Innovazione e il TrasfeCertificazione delle competenze rimento Tecnologico alle imprese) del Pubblicato il Decreto Legislativo Ministero dello Sviluppo Economico. Il capofila del progetto DI.TR.IM.MIS relativo al sistema nazionale è l’Università del Sannio, mentre gli di certificazione delle competenze altri partner sono le Confindustrie di Benevento, Aquila, Taranto e Cosen- Entra in vigore il 2 marzo 2013 il Deza e le Università dell’Aquila, Politec- creto Legislativo n. 13/2013 (G.U. n. 39 nico di Bari, Università della Cala- del 15 febbraio 2013) che – in attuazione dell’articolo 4, commi 58 e 68, della bria, Università di Reggio Calabria. Legge Fornero (L. n. 92/2012) – discipliObiettivo dell’iniziativa è quello di na l’attività di individuazione, validaziocoinvolgere un insieme di aziende dei ne e certificazione delle competenze acsingoli territori partner con lo scopo di quisite dalla persona in contesti non fore informali, ossia durante la sua stocreare collaborazioni attive con i mali ria di vita, di studio e di lavoro. ricercatori del settore della metrologia Il provvedimento individua nei Ministeri dei rispettivi Atenei al fine d’indivi- dell’Istruzione, dell’Università e della Riduare opportunità d’innovazione ap- cerca, del Lavoro e delle Politiche sociali plicabili allo specifico sistema produt- e dello Sviluppo economico e nelle Regioni, gli “enti pubblici titolari” a regolativo. mentare i servizi di individuazione, valiGrazie alla partecipazione al proget- dazione e certificazione delle competento, l’impresa potrà avere a propria di- ze, e individua negli “enti titolati” i sogsposizione ricercatori esperti nell’ana- getti pubblici o privati che possono erotali servizi. È specificato all’articolo lisi del fabbisogno metrologico capa- gare 4, comma 5, che tali enti, nel caso in cui ci, altresì, di definire i campi di appli- eroghino il servizio di certificazione delle cazione delle misure rispetto al siste- competenze in conformità alle norme tecniche UNI, dovranno essere in possesso ma produttivo oggetto dell’analisi. Ulteriore scopo dell’iniziativa è quello dell’accreditamento rilasciato da ACCREDIA. Saranno oggetto di certificazione di sollecitare la nascita, nelle aree unicamente le competenze riferite a quasuddette, di nuove imprese innovative lificazioni ricomprese in un repertorio nache industrializzino e commercializzi- zionale costituito da tutti i repertori codifino le nuove tecnologie nel campo cati a livello nazionale e regionale pubblicamente riconosciuti. delle misure. Per comprendere l’importanza e l’attua-

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MISURE PER L’INDUSTRIA

IL TEMA

Claudio De Capua, Mariacarla Lugarà, Rosario Morello, Guido Morabito

Il monitoraggio degli spostamenti profondi del terreno nei versanti di frana – Uno Smart Sensor MEMS

A SMART-SENSOR BASED ON MEMS TECHNOLOGY FOR MONITORING LANDSLIDES The classical approach for the monitoring of deep land movements is based on rigid inclinometric tubes and mobile probes. This method needs a human presence, with high costs, moreover data are often affected by errors, mainly because of the use of mobile probes. The development of a low-cost system, based on MEMS technology, allows continue observation of deep land movement and a better modeling of the phenomenon. RIASSUNTO Il monitoraggio degli spostamenti profondi del terreno avviene ancora attraverso campagne di misure periodiche, utilizzando strumentazione mobile e piuttosto costosa. L’introduzione della tecnologia MEMS per la realizzazione di sensori da installare stabilmente in situ, garantendo adeguate prestazioni e costi contenuti, può risultare risolutiva per le problematiche legate ai metodi tradizionali, e cioè la bassa disponibilità di dati e la presenza di errori legati all’intervento umano. IL PROBLEMA DEL MONITORAGGIO DELLE FRANE

Le frane possono dare luogo a profonde trasformazioni della superficie terrestre e, a causa della loro potenziale pericolosità, devono essere costantemente oggetto di attenti studi e monitoraggi, particolarmente in aree che, per vicinanza ai centri abitati o per l’elevato transito, possono essere classificate a rischio per la vita umana. Lo scopo dello studio delle frane è di molteplice natura: da un lato la descrizione, l’interpretazione dei processi e la raccolta di dati per la verifica di modelli fisici e numerici, dall’altro lo sviluppo di sistemi di allarme in grado di contribuire alla definizione di Piani di Protezione Civile finalizzati allo sgombero preventivo, temporaneo o definitivo che risultino sempre più efficaci. Per “frana” o “dissesto” è da intendersi qualsiasi situazione di equilibrio instabile del suolo, il movimento di una massa di roccia, terreno o detriti lungo un pendio. I fattori o le cause che producono una frana o un movi-

mento di massa sono molteplici, e si possono distinguere in tre tipi: • cause predisponenti (ovvero proprie dell’ambiente naturale): natura del terreno, litologia, giacitura, andamento topografico, acclività dei versanti, clima, variazioni di temperature tipiche, idrogeologia ecc.; • cause preparatrici: disboscamento, piovosità, erosione dell’acqua, variazione del contenuto d’acqua, azioni antropiche; • cause provocatrici: abbondanti piogge, erosione dell’acqua, terremoti, scavi e tagli. I primi due tipi di contributi giocano un ruolo essenziale nella fase di predisposizione del sistema di monitoraggio, in quanto sono informazioni da tenere in conto per una corretta analisi dei dati. Il terzo tipo invece concorre alla determinazione degli elementi da monitorare per l’individuazione di uno stato di allarme. I sistemi di monitoraggio dei fenomeni franosi richiedono, nella fase preliminare, la conoscenza del tipo di movimento in atto o potenzialmente possibile nell’area esaminata, in

modo da poter selezionare il sistema di misura più efficace; è quindi fondamentale conoscere le caratteristiche geologiche del sito d’interesse. La seconda fase consiste nell’installazione degli strumenti adatti e nell’esecuzione delle misure di monitoraggio: queste ultime possono essere eseguite in superficie oppure in profondità. Le misure in superficie più frequenti utilizzano la fotogrammetria terrestre, le misure topografiche o le misure con il GPS. Le misure degli spostamenti in profondità vengono eseguite utilizzando principalmente i tubi inclinometrici. I tubi inclinometrici sono tubi in pvc o alluminio inseriti nel terreno e saldamente ancorati al suolo stabile al di sotto della porzione di versante soggetta a spostamenti. Sono composti da spezzoni, solitamente della lunghezza di 3 m, raccordati rigidamente tra loro. In tali tubi, che presentano apposite scanalature, sono fatte scorrere, attraverso carrellini, sonde con a bordo servoinclinometri biassiali in grado di rilevare l’inclinazione del tubo. I tubi presentano due guide ortogonali tra loro: tutte le misure devono essere effettuate in entrambe le orientazioni; inoltre la misura inclinometrica viene ripetuta a diverse profondità, in base alla risoluzione verticale che si vuole ottenere. L’utilizzo di sonde mobili introduce ulteriori contributi all’incertezza dovuti, ad esempio, (i) alla non coincidenza dei piani contenenti i sensori dello strumento con quelli di mezzeria delle scanalature, (ii) all’effetto dell’apertu-

Università Mediterranea di Reggio Calabria, Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, delle Infrastrutture e dell’Energia Sostenibile (DIES) decapua@unirc.it

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N. 01ƒ ; 2013 ra dei giunti di connessione tra i singoli spezzoni di tubo, (iii) alla presenza d’incrostazioni nelle scanalature, e (iv) a una componente legata alla presenza dell’operatore umano. In alcuni siti, anche se non sono altrettanto diffusi, sono presenti tubi inclinometrici fissi, in grado di acquisire automaticamente e con continuità le inclinazioni. In tali tubi sono installati stabilmente i servoinclinometri. A causa del loro costo elevato, tuttavia, normalmente si installano solo una o due sonde alle profondità ritenute più critiche. Quindi i dati forniti dalle strumentazioni tradizionali sono o molto scarsi o, se acquisiti in continuo, con una bassa risoluzione verticale. UN SISTEMA AUTOMATICO PER IL MONITORAGGIO CONTINUO DEGLI SPOSTAMENTI PROFONDI DEL TERRENO

Una colonna inclinometrica di nuova concezione Alla base del sistema di misura proposto vi è la progettazione di un nodo sensore innovativo, costituito da una colonna inclinometrica di nuova concezione, in cui gli spezzoni di tubo non sono più fissati rigidamente tra loro, ma collegati attraverso un giunto flessibile che consente di seguire più fedelmente le dinamiche del terreno (Fig. 1).

Figura 1 – Schema del sistema di misura

Tale soluzione consente di ovviare anche alle problematiche legate alla progressiva deformazione dei tubi inclinometrici tradizionali, che dopo un certo periodo di tempo divengono inutilizzabili. Visti gli enormi progressi compiuti dalla sensoristica MEMS, le cui specifiche metrologiche competono oggi con quelle delle sonde tradizionali a costi fortemente competitivi, la scelta si è orientata su questo tipo di sensori (Tab. 1).

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N. 01ƒ ;2013 Tabella 1 – Alcune specifiche del sensore Risoluzione accelerometrica (x,y,z)

61 µg

Range di misura accelerazione (x,y,z)

±1,7g

Risoluzione angolare (x,y,z)

9E-5 rad

Range di misura angolare (x,y,z)

±1 rad

Nel sistema proposto, quindi, alla base di ciascuna sezione di tubo è fissato un inclinometro triassiale di precisione, digitale, realizzato in tecnologia MEMS che integra un’interfaccia di comunicazione SPI-compatibile per la comunicazione. Un sensore accelerometrico in uscita produce un segnale composto da più termini: l’accelerazione, la gravità, un offset e il rumore. Il contributo dato dalla forza di gravità dipende dall’inclinazione che l’asse sensibile del sensore ha rispetto all’asse gravitazionale (verticale al suolo): calcolando questo contributo si può risalire all’inclinazione che il sensore ha rispetto all’asse verticale. Con un accelerometro a tre assi, l’orientazione del sensore può essere determinata su un’intera sfera. Si determina così l’inclinazione di ciascun asse del sensore con un sistema di riferimento fisso, come in Fig. 2.

(pressioni e sforzi agenti sulla scheda), shock termici o meccanici. Per questo motivo, è necessario eseguire prove statiche per valutare lo scostamento delle caratteristiche di sensitività e zero-g level.

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IL TEMA

La ricostruzione dello spostamento in testa al tubo avviene attraverso semplici relazioni trigonometriche, conoscendo le inclinazioni dei singoli spezzoni di tubo (Fig. 3).

A+1g [g] = AOFF + (1g x Gain) A–1g [g] = AOFF + (1g x Gain) Gli offset e il guadagno per l’asse sono calcolati tramite le equazioni:

(

1 × A +1g + A −1g 2 1  A +1g + A −1g  Gain = ×   2  1g  AOFF [ g ] =

)

Dunque: A ACTUAL [ g ] =

Figura 3 – Relazione inclinazione/spostamento

AOUT − AOFF

Quindi volendo valutare il modulo dello spostamento del sensore h (assumendo: h = 1→ base del tubo, h = N Il controllo e la comunicazione con i → testa del tubo): sensori sono stati realizzati attraverso una scheda a microcontrollore instalh ∑ ∆x h = L × ∑ sin φi lata alla sommità del tubo. Attraverso i =1 la scheda d’interfaccia avviene anche la trasmissione dei dati al sistema di dove L è la lunghezza dello spezzone di tubo tra un sensore e l’altro. Lo spostamento risultante alla testa del tubo, ∆s, dunque, si ha per h = N e per determinare l’orientazione nel piano polare: Gain

 ∑ ∆y  ϕ = tan −1   ∑ ∆x 

dove: ∆x = L × sinθ , ∆y = L × sinΨ Figura 2 – Relazione tra accelerazioni e inclinazioni

Per quanto riguarda i sensori, le caratteristiche di calibrazione (sensitività e zero-g level) sono immagazzinate nel sensore e caricate nei registri a ogni attivazione, ma si possono verificare eventuali variazioni dei range specificati a seguito dell’applicazione del sensore sul circuito di elaborazione

elaborazione attraverso un modem HSDPA. Occorre evidenziare che il sistema si propone per l’osservazione e la registrazione degli spostamenti lenti del terreno, quindi operando in condizioni di quasi stazionarietà non presenta vincoli stringenti nella sincronizzazione.

Per la riferibilità delle misure è uso riferire ϕ al Nord geografico, qualora non vi sia allineamento con gli assi del sensore, effettuando una rotazione. Lo scostamento rispetto al Nord può essere misurato in fase d’installazione, e i dati successivamente corretti in fase di elaborazione. Gli spostamenti nel terreno sono determinati attraverso il raffronto

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N. 01ƒ ; 2013

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IL TEMA

delle misure di esercizio, ripetute nel tempo, rispetto alla posizione iniziale (misura di zero). I dati sono ricevuti da una stazione di calcolo in cui è implementato l’algoritmo di elaborazione, sviluppato in LabViewTM, che consente di visualizzare i diagrammi tipici di queste osservazioni (diagramma polare, risultante dello spostamento) nonché una visualizzazione 3D della sagoma della colonna inclinometrica. Il software consente una classificazione della frana in base alla velocità media degli spostamenti, e avverte l’utente dell’insorgere di situazioni anomale. Questo è possibile grazie all’acquisizione non solo dei dati inclinometrici, ma anche delle accelerazioni.

3. Gad-el-Hak M.,”MEMS: Application” – Second Edition – Taylor & Francis, (2006). 4. Gad-el-Hak M.,”MEMS:Desing” – 2nd Ed.– Taylor & Francis, (2006).

5. Cruden D.M., Varnes D.J., Landside Types and Process, in: Landslide: investigation and mitigation, Transportation Research Board, National Academy of Sciences, (1996).

Claudio De Capua si è laureato 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 di Reggio Calabria. I principali campi d’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.

Tabella 2 – Scala d’intensità delle frane basata sulla velocità Classe

Descrizione

Velocità tipica

Estremamente lento

6 mm/anno

Molto lento

16 mm/anno

III

Lento

1,6 m/anno

Moderato

13 m/mese

Rapido

1,8 m/h

Molto rapido

3 m/min

VII

Estremamente rapido

5 m/s

Il sistema di misura è in grado, attraverso tecniche di Sensor Data Fusion, d’integrare i dati risultanti da colonne inclinometriche affiancate e di segnalare andamenti fuori dalla norma garantendo così una maggiore affidabilità.

Mariacarla Lugarà si è laureata presso l’Università Mediterranea di Reggio Calabria in Ingegneria Elettronica, con il massimo dei voti. Dopo la laurea ha svolto attività di ricerca presso un’azienda di Ricerca e Sviluppo, occupandosi di progettazione di sistemi elettronici. Per i risultati conseguiti è titolare di Brevetto Italiano ed Europeo come inventore. Dal 2010 frequenta il corso di dottorato in Ingegneria dell’Informazione presso l’Università Mediterranea di Reggio Calabria. Si occupa di Sistemi Automatici di Misura, Reti di Sensori, Monitoraggio Ambientale, Misure di Power Quality.

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.

RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI Guido Morabito ha conseguito la Laurea Specialistica in Inge-

1. J.A.R. Ortiago, A.S.F.J. Sayao, gneria delle Telecomunicazioni nel 2011. Attualmente frequenta il Handbook of Slope Stabilization, corso di dottorato in Ingegneria dell’Informazione presso l’UniversiSpringer, (2004). tà Mediterranea di Reggio Calabria, come borsista per il progetto 2. M. Sappa, G. Sappa, R. Cavallo, GELMinCAL (Generatore Eolico a Levitazione Magnetica in CALaSome considerations on the inclinobria). Si occupa di Sistemi Automatici di Misura, Misure di Power meter measures, Querry and Con- Quality, Misure su Sistemi di Generazione da fonti Rinnovabili, con particolare struction, (1989). riferimento alla generazione eolica.

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MISURE PER L’INDUSTRIA

IL TEMA

Andrea Bernieri, Giovanni Betta, Luigi Ferrigno, Marco Laracca

I contatori statici di energia elettrica La conformità dei contatori statici alle norme europee è assicurata?

ELECTRICAL ENERGY METERS AND THE EUROPEAN DIRECTIVE The introduction of static electrical Energy meters and of the European Directive on legal meters (MID) gives rise to a number of problems in the evaluation of the prescribed compliance. In particular, the “reference conditions” to be considered in the electrical energy meter testing, and the metrics to be followed by energy meters to estimate the active energy are not easy to be formalized and standardized, especially in the presence of non-sinusoidal conditions. In this paper, some of these aspects are critically examined, trying to give a contribution to the solution of the problem also on the basis of experimental tests that highlighting differences that could arise using different metrological approaches. RIASSUNTO L’introduzione dei contatori statici di energia elettrica e la formulazione di direttive europee riguardo ai misuratori fiscali hanno innescato una serie di problematiche nella valutazione della prescritta conformità. In particolare, le “condizioni di riferimento” rispetto alle quali i contatori statici vanno verificati, e le metriche con cui i contatori stessi devono eseguire il calcolo dell’energia attiva fluente, specie in presenza di alimentazioni deformate, risultano di non facile formalizzazione e standardizzazione. In questo articolo, alcuni di tali aspetti vengono esaminati in maniera critica, cercando di fornire un contributo alla risoluzione del problema anche sulla base di verifiche sperimentali che evidenziano le differenze che possono scaturire utilizzando approcci metodologici diversi. LA MISURA DELL’ENERGIA ELETTRICA NEL CONTESTO DELLA NORMATIVA EUROPEA Negli ultimi anni, l’introduzione dei misuratori statici di energia elettrica e la sempre crescente presenza di correnti e tensioni distorte nelle reti di distribuzione hanno innescato una serie di problematiche metodologiche essenzialmente incentrate sulle tecniche di misura delle grandezze d’interesse, affidate ai sistemi di conversione analogico/digitale presenti nei misuratori statici, nonché alla definizione di potenza ed energia in regime deformato, rispetto alle quali il misuratore stesso deve correttamente operare mediante idonee metriche di misura ai fini della tariffazione dei consumi. In ambito europeo, la norma di riferi-

mento è la direttiva 2004/22/EC sugli strumenti di misura, nota anche come MID (Measuring Instrument Directive) [1]. Essa, nel contesto generale di tutti gli strumenti di misura che hanno valenza tecnico-economica, definisce i requisiti ai quali i misuratori di energia elettrica attiva devono conformarsi ai fini della loro commercializzazione e utilizzo. Parallelamente, solo in tempi recenti, è stata definita una normativa (IEEE 1459-2010) che ha posto alcuni punti fermi nella definizione delle grandezze elettriche anche in condizioni non sinusoidali [2]. Nello specifico, la MID definisce, per i contatori di energia elettrica, tre classi di dispositivi (A, B e C) per ognuna delle quali fornisce le specifiche inerenti le condizioni di funziona-

mento nominali, l’errore massimo tollerato, gli effetti ammessi per i disturbi, ecc.. La MID tuttavia non entra nel dettaglio delle condizioni di prova (grandezze d’influenza, disturbi, ecc.), demandando tali aspetti alle “norme armonizzate” (specifiche tecniche adottate dal CEN, dal CENELEC e dall’ETSI) e ai “documenti normativi” (documenti contenenti specifiche tecniche adottate dalla OIML, Organisation Internationale de Métrologie Légale). La lista delle norme armonizzate MID aggiornata al 5 ottobre 2011 è riportata in [3], mentre un comitato tecnico dell’OIML sta realizzando la raccomandazione IR46 con lo scopo di fornire agli organismi di regolamentazione una serie di requisiti e prove, facilmente adottabili, per soddisfare le esigenze della MID [4]. ASPETTI SALIENTI Dal punto di vista della caratterizzazione metrologica dei misuratori di energia elettrica, ci sono da sottolineare alcuni aspetti rilevanti: • gli attuali standard di riferimento definiscono, per le potenze attiva e reattiva, i requisiti metrologici che i misuratori devono possedere unicamente con riferimento a condizioni di alimentazione sinusoidale; • in condizioni di alimentazione non sinusoidale, vengono considerate solo alcune condizioni operative, e unicamente per la misura della potenza attiva;

Dipartimento di Ingegneria Elettrica e dell’Informazione, Università di Cassino e del Lazio Meridionale m.laracca@unicas.it

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(come avviene, ad esempio, per i contatori di calore)? Inoltre, qual è la metrica da utilizzare per la valutazione della potenza di riferimento? Poiché i test di conformità devono essere fatti in presenza di armoniche e subarmoniche, qual è il tempo d’integrazione o la frequenza di campionamento da considerare per la determinazione dell’“energia di riferimento”? Al fine di evidenziare l’incidenza di tali aspetti sulla determinazione dell’energia di riferimento, è stata messa a punto una stazione di misura che, riprendendo il classico schema di verifica dei contatori di energia per confronto con uno strumento campione, consente di esplorare diverse soluzioni grazie alla sua versatilità e flessibilità, sia nella generazione delle correnti e delle tensioni di prova, sia nell’implementazione di diverse metriche di misura. La Fig. 1 riporta lo schema circuitale della stazione. La sezione di generazione utilizza un Pacific Power Source in configurazione watt-hour, che permette la generazione di segnali arbitrari nel campo di frequenze da 20 Hz a 20 kHz con potenze fino a 0,5 kVA e 12 kVA per le uscite in tensione e corrente rispettivamente. La sezione di misura è composta da un wattmetro digitale (Yokogawa WT3000) che permette d’implementare diverse metriche per la misura di

potenza attiva e reattiva, e da una scheda di acquisizione dati (National Instruments PCI-6254) corredata di sonde di tensione (Tektronix P5205) e corrente (Tektronix A621). Infine, un opportuno algoritmo di gestione e misura permette l’acquisizione continua dei segnali di tensione e corrente, l’elaborazione per il calcolo delle grandezze d’interesse e la loro memorizzazione. Le prove sono state condotte considerando segnali di prova caratterizzati da differenti valori di armoniche e interarmoniche definiti nella OIML IR46 e nelle norme armonizzate MID [5]: • Prova 1: Tensione e corrente sinusoidali e fattore di potenza 0,8; • Prova 2: Tensione e corrente non sinusoidali (solo armoniche); • Prove 3 e 4: Tensione e corrente non sinusoidali con armoniche e interarmoniche di differenti ampiezze. I risultati di misura sono stati elaborati con riferimento a due differenti modalità di calcolo della potenza attiva, rispettivamente nel dominio del tempo (PT) e della frequenza (PF), entrambe considerate nella [2]:

L’“ENERGIA DI RIFERIMENTO” Come va quindi definita e ottenuta l’“energia di riferimento”? È preferibile l’utilizzo di uno strumento di riferimento o un calcolo di riferimento

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• i costruttori implementano tecniche di acquisizione ed elaborazione dei segnali anche molto differenti fra loro (ad esempio, nella frequenza di campionamento), che risultano equivalenti in regime sinusoidale ma che possono presentare differenze rilevanti in regime deformato. Inoltre, ai fini della verifica di conformità dei misuratori, le norme presentano alcuni aspetti salienti: • viene definito l’errore massimo tollerabile (MPE – Maximum Permissible Error), ottenuto dalla combinazione dell’MPE base (ovvero il valore estremo dell’errore di un contatore operante in condizioni di funzionamento nominali) e della variazione dell’MPE (ovvero il valore estremo della variazione dell’errore di un contatore quando una grandezza d’influenza varia rispetto alle condizioni di funzionamento nominali all’interno di un determinato range); • tutti gli errori devono essere valutati rispetto a un valore di “energia di riferimento”; • la potenza attiva è definita come la media della potenza istantanea, senza far alcun riferimento alla norma IEEE 1459-2010 [2]. Come è possibile immaginare, la combinazione di tutti tali elementi comporta problematiche non trascurabili per la definizione corretta sia della grandezza da misurare sia delle tecniche di misura, e conseguentemente delle caratteristiche tecnologiche che i dispositivi di misura devono possedere, ai fini della loro conformità e del loro utilizzo in rapporto alla normativa esistente. Nel seguito, a scopo esemplificativo, viene analizzato uno di tali elementi, quello relativo alla definizione di “energia di riferimento”, anche al fine di contribuire a individuare correttamente una procedura di prova dei contatori che risulti coerente con le indicazioni normative e contemporaneamente abbia una reale valenza metrologica.

IL TEMA

Figura 1 – La stazione di misura

PT =

PF =

1 kT

τ +kT

∫τ

vidt

∑n VnI n cos ϕ n dove l’intervallo d’integrazione [τ, τ+kT] è riferito a un numero intero k di periodi T dei segnali (componente fondamentale), mentre v, i, sono i valori istantanei di tensione e corrente e Vn, In sono i valori efficaci delle armoniche di tensione e corrente sfasate tra di loro dell’angolo ϕn a esse relativo. Lo scostamento ∆P considerato è stato elaborato come:

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∆P = (PT-PF)/PF*100 La Tab. 1 mostra i risultati della potenza attiva misurata mediante il wattmetro digitale utilizzando le due diverse definizioni di potenza attiva (risultati simili sono stati ottenuti applicando le stesse definizioni di potenza ai dati acquisiti dalla scheda di acquisizione dati). Le due definizioni di potenza forniscono gli stessi risultati in condizioni sinusoidali o in presenza di armoniche (prove 1 e 2), mentre risultati differenti si ottengono in presenza d’interarmoniche con errori che possono anche essere significativi (prove 3 e 4). Tabella 1 – Risultati sperimentali Prova

N. 01ƒ ; 2013

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IL TEMA

Potenza attiva misurata PT [W] PF [W] ∆P [%]

1.280,3

0,0

1.724,6

0,0

2.641,9

2.631,5

0,4

2.659,0

2.615,7

1,6

I risultati dimostrano che, anche considerando lo stesso strumento di riferimento, la mancanza di definizione univoca della metrica da utilizzare per la valutazione della potenza di riferimento può dar luogo a grandi variazioni della “energia di riferimento” influenzando la conformità o non conformità del contatore di energia in prova. Proseguendo nell’indagine sperimentale, risultati analoghi sono stati ottenuti anche variando i tempi d’integrazione e la frequenza di campionamento. In conclusione, è evidente come la normativa esistente, pur dettando principi generali indubbiamente necessari e condivisibili, presenta alcuni gradi di libertà nell’identificazione delle metodologie di misura e nell’elaborazione dei risultati. Questi possono indurre ambiguità interpretative o addirittura condizionare la conformità o la non conformità secondo la MID dei misuratori statici di energia elettrica, con tutte le ricadute econo-

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miche dai punti di vista sia della produzione e commercializzazione dei dispositivi, sia dell’accettazione dei risultati di misura ai fini della contabilizzazione dell’energia consumata. Tale aspetto, assolutamente non trascurabile per tutte le ricadute economiche e legali connesse, impone un’attenta lettura dei principi normativi esistenti e un’adeguata integrazione con approcci metodologici idonei a superare le attuali ambiguità interpretative, e a consentire un’adeguata affidabilità metrologica delle tecniche di verifica degli strumenti di misura.

of the Council, 2004/22/CE, 2004. 2. 1459 – IEEE Standard Definitions for the Measurement of Electric Power Quantities Under Sinusoidal, Nonsinusoidal, Balanced, or Unbalanced Conditions, IEEE Std 1459-2010, Mar 2010. 3. Information and notices – Publication of titles and references of harmonised standards under the directive MID, Official Journal of the European Union, 2011/C 292/02. 4. Active Electrical Energy Meters, DRAFT OIML IR46-1 and -2, Aug. 2010. 5. A. Bernieri, G. Betta, L. Ferrigno, M. Laracca, “Electrical Energy MeteRIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI ring in Compliance with Recent European Standards,” IEEE Int. Instr. and 1. EU Directive on Measuring Instru- Meas. Tech. Conf.-I2MTC 2012, Graz ments (MID), European Parliament and – AUSTRIA, May 2012.

Andrea Bernieri è professore Ordinario di Misure Elettriche ed Elettroniche presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica e dell’Informazione dell’Università di Cassino e del Lazio Meridionale. I suoi interessi scientifici sono rivolti alla caratterizzazione metrologica delle misure di potenza elettrica in regime deformato, alla diagnostica non distruttiva di materiali conduttori mediante Eddy Current, allo sviluppo di sistemi automatici di misura per il monitoraggio ambientale. Giovanni Betta è professore Ordinario di Misure Elettriche ed Elettroniche presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica e dell’Informazione dell’Università di Cassino e del Lazio Meridionale. I suoi interessi scientifici sono rivolti alla realizzazione e caratterizzazione di sensori, alle misure di potenza elettrica in regime deformato, allo sviluppo e alla caratterizzazione di sistemi intelligenti di misura basati su tecniche di soft-computing, alle tecniche di Instrument Fault Detection and Isolation. Luigi Ferrigno è ricercatore confermato di Misure Elettriche ed Elettroniche presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica e dell’Informazione dell’Università di Cassino e del Lazio Meridionale. I suoi interessi scientifici sono rivolti alla realizzazione e caratterizzazione di sensori e sistemi di misura per la diagnostica non distruttiva, alla realizzazione e caratterizzazione di sensori e sistemi di telecomunicazione in ambito WSN, alla realizzazione di metodi e sistemi per la caratterizzazione di componenti e sistemi elettrici in regime non sinusoidale. Attualmente è il responsabile del laboratorio accreditato di taratura Accredia LAT105. Marco Laracca è ricercatore confermato di Misure Elettriche ed Elettroniche presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica e dell’Informazione dell’Università di Cassino e del Lazio Meridionale. I suoi interessi scientifici sono rivolti alla realizzazione e caratterizzazione di sensori e sistemi di misura per la diagnostica non distruttiva, alle misure di potenza elettrica in regime deformato, alle misure di power quality .

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MISURE PER L’INDUSTRIA

IL TEMA

P. Pietroni, B. Torcianti, G. Di Fulvio, A. Bruni, C. Cristalli

Controllo dimensionale senza contatto sulla guarnizione di tenuta del cuscinetto della lavatrice

NON-CONTACT DIMENSIONAL MEASUREMENTS OF WASHING MACHINES COMPONENTS In this paper, the on-line implementation of a Loccioni Group 3D profilometry system on washing machine production line is presented. The goal is to exploit advanced image processing technologies within low-cost implementation conditions. An automatic station for dimensional quality control in production line has been realized: this has been necessary for the assessment of correct seal insertion in the washing machine rear tub. To validate the on-line measurements performed by the system, a comparison with a 3D Coordinate Measurement Machine (CMM) has been carried out. The uncertainty analysis is reported from the metrological point of view. RIASSUNTO In questo articolo verrà trattata l’implementazione in linea di un sistema di profilometria laser per un impianto produttivo di lavatrici, completamente realizzato dal Gruppo Loccioni. L’obiettivo è coniugare tecnologie avanzate di analisi delle immagini con i requisiti di basso costo che sono necessari per le industrie di elettrodomestici, nell’ottica di un mercato sempre più competitivo. Il sistema implementato è inserito in una stazione completamente automatica per il controllo dimensionale di qualità in linea di produzione: ciò è necessario per la valutazione del corretto inserimento della guarnizione in gomma nella parte posteriore della vasca della lavatrice. Questa stazione esegue una misurazione senza contatto del profilo della guarnizione senza la presenza dell’operatore, e comunica con il sistema di supervisione della linea. Al fine di convalidare le misurazioni on-line eseguite dal sistema, è stato effettuato un confronto con una macchina di misura a coordinate 3D (CMM) da laboratorio, riportando l’analisi dell’incertezza dal punto di vista metrologico. Nel mondo produttivo dell’elettrodomestico, i controlli e il monitoraggio delle misure dimensionali sono caratteristiche fondamentali per garantire alta qualità al prodotto finale: in questo aspetto è fortemente incluso il concetto predominate di “lean production” [1, 2]. Le misurazioni relative a gap, allineamenti, parallelismi, ortogonalità e la verifica delle quote dimensionali che sono stabilite in fase di progettazione, sono fondamentali nelle diverse fasi di produzione e assemblaggio. Limitandoci alla produzione di lavatrici, un punto critico è la zona del mozzo, posizionata nella vasca posteriore della lavatrice. Infatti in essa vi è il collegamento tra la parte interna della lavatrice (cesto metallico ruotante) e la puleggia connessa trami-

te la cinghia al motore elettrico: tale collegamento attraversa la vasca in plastica, solitamente divisa in due parti (anteriore e posteriore), che ha la funzione di raccogliere l’acqua di lavaggio durante la rotazione del cesto metallico. Tutta questa unità è detta “Washing Unit” (WM, acronimo che d’ora in avanti utilizzeremo in questo articolo) ed è il cuore dell’elettrodomestico. Un requisito fondamentale dell’area del mozzo è la sua tenuta. Un posizionamento corretto della guarnizione evita fuoriuscite d’acqua nella zona del mozzo, che danneggerebbe i cuscinetti e quindi l’intera lavatrice in modo irreparabile in fase di funzionamento. Inoltre, la scoperta di tale tipologia di difetto alla fine

della linea, nei test funzionali, quando la macchina è completamente assemblata, ha un costo elevato di riparazione per i produttori di elettrodomestici: l’intera WM deve essere sostituita completamente dal momento che, nella maggior parte dei casi, la vasca posteriore e quella vasca anteriore sono saldate per contenere il cestello metallico. Un disegno 3D della vasca posteriore è riportato in Fig. 1, dove vengono evidenziati i dettagli del montaggio della guarnizione.

Figura 1 – Vista della vasca posteriore della WM e dettaglio della connessione mozzo-puleggia

Un modo per verificare l’inserimento corretto della guarnizione sulla vasca posteriore della WM è misurare le distanze tra il livello del cuscinetto e la parte esterna della tenuta in plastica. La superficie di tenuta della guarnizione non è piatta, ma è composta da diversi anelli in gomma che sono in rilievo di circa 1÷2 mm. Pertanto, sulla base del modello di lavatrice, può essere considerato un solo anello come riferimento per le misure di distanza, con lo scopo di verificare la corretta tenuta. La planarità di queste superfici garantisce la tenuta. In questo campo le misurazioni senza con-

Research@home e Research for innovation_ Gruppo Loccioni p.pietroni@loccioni.com

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N. 01ƒ ;2013 IL PROFILOMETRO LASER

Il nucleo della stazione è il profilometro laser, che esegue una misurazione senza contatto nel modo seguente: la proiezione della linea laser sulla superficie sotto osservazione è acquisita mediante una telecamera e postprocessata con algoritmi di analisi delle immagini, realizzati internamente e dedicati all’estrazione della coordinata Z, vale a dire la profondità (vedi Fig. 2). Un dettaglio del profilometro è ripor-

Fig. 2 – Schema della configurazione di triangolazione

tato in Fig. 3. Entrando nelle specifiche del sensore, le sue caratteristiche sono riportate qui di seguito in termini di precisione e intervallo di misura: • Accuratezza in Z: ±0,07 mm secondo [4, 5]; • Campo di misure asse X: 100 mm; • Risoluzione in X: 0,05 mm; • Potenza laser: 50 mW @ 660 nm; • Interfaccia di comunicazione: Gigabit-Ethernet; Rispetto ad altre tipologie di sensori, il

Figura 3 – Dettaglio del profilometro

profilometro laser presenta i seguenti punti di forza: innanzitutto è uno strumento versatile, adatto anche per varie attività di misura dimensionale non relegate solo al settore degli elettrodomestici. Esso è uno strumento utile nelle applicazioni in cui è necessaria una ricostruzione 3D dell’oggetto in breve tempo. Dal momento che esso acquisisce un profilo intero, la ricostruzione di superfici 3D richiede meno tempo rispetto a un sensore laser di distanza a singolo punto. Rispetto alle sonde meccaniche a contatto, il vantaggio è la minor usura e il fatto che la superficie misurata, non rigida essendo una guarnizione di tenuta in gomma, non viene deformata. Il profilometro, inoltre, non richiede un oggetto metallico come target, come nel caso di un sensore induttivo, e può essere impostato a distanze di lavoro maggiori rispetto ai campi di misura tipici di un sensore capacitivo, garantendo un’adeguata risoluzione. Infine, diversamente rispetto ai sensori a ultrasuoni, le misurazioni del profilometro laser sono robuste per una vasta gamma di temperature e livelli di umidità. La taratura dello strumento è una questione fondamentale per garantire la necessaria precisione. Per questo motivo in questo articolo viene proposta una procedura secondo standard internazionali per la valutazione dell’incertezza, grazie a un sistema realizzato ad hoc e sviluppato in LabVIEWTM. Per la taratura in Z, un piano di riferimento, trattato superficialmente in modo da garantire il minor effetto di speckle possibile, è posizionato a diverse distanze rispetto alla telecamera grazie a una slitta di precisione. Per estrarre informazioni 3D dalle immagini 2D, la posizione della linea laser è mappata in coordinate Z dall’algoritmo di triangolazione, utilizzando un’interpolazione polinomiale, cosicché le distorsioni dell’immagine vengono corrette dalla calibrazione della fotocamera. L’operatore è assistito durante tutta la procedura di calibrazione. In particolare, tecniche di elaborazione del segnale vengono applicate ai profili grezzi al

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tatto sono sempre più richieste e necessarie, dal momento che eseguono la misura preservando l’integrità dei componenti e sono facilmente compatibili con il tempo di ciclo della produzione, che è sempre spinto a raggiungere il suo minimo per strategie di mercato e di produzione. Attualmente i laser e i sistemi di visione sono molto utilizzati per le problematiche di controllo di qualità delle linee industriali di produzione [1, 3-4]. In particolare, l’attenzione di questo articolo è focalizzata sull’applicazione del profilometro laser. Il Gruppo Loccioni (d’ora in avanti la sigla GL verrà usata come acronimo) ha dunque sviluppato una stazione di prova dedicata alla misura dimensionale in questa zona.

IL TEMA

fine sia di filtrare il rumore ottico dovuto a superfici polverose o riflessioni secondarie, sia di riconoscere automaticamente le aree d’interesse. Sui profili acquisiti, è possibile valutare le differenti distanze della guarnizione sia nei confronti del cuscinetto A e che della vasca (vedi Fig. 4).

Figura 4 – Distanze monitorate per il controllo di tenuta

STAZIONE AUTOMATICA

La stazione (Fig. 5) può funzionare in modalità automatica e manuale ed è stata sviluppata interamente in ambiente LabVIEWTM. Nella Fig. 5 c’è uno screenshot del programma principale che governa la stazione di prova. La struttura è posizionata sulla linea dei nastri trasportatori ed è fissata al piano tramite smorzatori dedicati al suo isolamento verso le vibrazioni del terreno. Il sistema è dotato di gruppo pneumatico di traslazione della testa di misura, e un sollevatore per il pallet porta-pezzo. Un altro dispositivo pneumatico ruota la testa di misura di 90° in senso orario e antiorario. In questo modo, sono acquisiti due diametri della guarnizione di tenuta e il controllo viene eseguito su 4 punti. Il software acquisisce i profili, li analizza e confronta gli intervalli di accettabilità della planarità e delle distanze sopraccitate per dare un OK/ NOT OK. Per sintetizzare i diversi aspetti del sistema, i suoi principali vantaggi sono: • incertezza delle misure senza contatto pari a 0,1 mm; • possibilità di monitorare il 100% della produzione; • programma di servizio per la calibrazione, la configurazione e il setup del sistema; • interfaccia user-friendly e adattabile.

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N. 01ƒ ; 2013

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IL TEMA

di produzione dal momento che assicura la tenuta dell’unità di lavaggio. Sono stati eseguiti due tipi di test: in Figura 6 – Le 30 misurazioni della planarità relative a CMM primo luogo, (off-line linea verde ) e al sistema Figura 5 – Immagini della stazione e del pannello di controllo 5 vasche sodel gruppo Loccioni (on-line linea blu) no state misurate tre volte in modalità off-line dal produzione per tali misurazioni: al fine RISULTATI CMM e dal sistema del Gruppo Loccio- di valutare la planarità, sono stati misuPer convalidare la metodologia di ni in modalità manuale per un confron- rati con la CMM 12 punti sul diametro misura proposta, è stata effettuata una to della planarità; in secondo luogo, della guarnizione, e il calcolo della placampagna di misurazioni. Il confronto con il sistema in modalità on-line, narità è valutata come la differenza tra è stato fatto rispetto a una macchina durante la produzione, 30 vasche sono i valori massimi e minimi. Con la prima di misura a coordinate (CMM) presa state misurate e confrontate con CMM serie di test, la ripetibilità del sistema GL come standard di riferimento. I risulta- off-line (Fig. 6). relativa alla planarità è valutata pari a ti sono forniti in termini di planarità, Per questo confronto sono state seguite ± 0,10 mm come due volte la deviaparametro fondamentale per la linea le procedure standard della linea di zione standard (vedi dati in Tab. 1).

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N. 01ƒ ;2013 Tabella 1 – Ripetibilità in termini di delta min-max sulle vasche di GL per le prove di ripetibilità

misurazione

vasca1

vasca2

vasca3

vasca4

vasca5

0,545

0,312

0,414

0,446

0,635

0,553

0,250

0,407

0,427

0,608

0,609

0,344

0,409

0,502

0,656

Max-Min

0,064

0,094

0,007

0,075

0,048

Tabella 2 – Misure CMM-stazione GL [mm]

Misurazioni Misurazioni Delta GL CMM CMM Plan.

Plan.

∆Plan.

0,545

0,636

0,091

0,312

0,335

0,023

0,414

0,363

-0,051

0,446

0,444

-0,002

0,635

0,526

-0,109

0,553

0,636

0,083

0,250

0,335

0,085

0,407

0,363

-0,044

0,427

0,444

0,017

0,608

0,526

-0,082

0,609

0,636

0,027

0,344

0,335

-0,009

0,409

0,363

-0,046

0,502

0,444

-0,058

0,656

0,526

-0,130

Inoltre il delta massimo assoluto tra le misure CMM e GL planarità è di circa 0,1 mm (vedi Tab. 2). La seconda fase è caratterizzata da misure di planarità produzione on-line (vedi Fig. 6), valutate in relazione alla CMM. La deviazione standard e la media sulle 30 vasche sono state rispettivamente per la stazione Gruppo Loccioni 0,243 mm e 0,138 mm, mentre per CMM 0,253 mm e 0,134 mm, quindi, in perfetta corrispondenza e

compatibilità. A questo punto è utile discutere dei fattori che influenzano l’incertezza della misura. In primo luogo è necessario prendere in considerazione la tolleranza di planarità di pallet, che è di 3 mm, e in generale le tolleranze dimensionali di una linea di produzione, che non sono confrontabili con un sistema di laboratorio. Poi, per la natura stessa del principio di triangolazione ottica, vi è anche un’incertezza di localizzazione dei punti tra i due sistemi. Un altro aspetto importante è che le misurazioni del profilometro laser sono state ottenute su superfici di diversi materiali, colori e proprietà ottiche: la parte in plastica è bianca, la guarnizione è in gomma nera e il cuscinetto è grigio metallico altamente riflettente. Tutti questi fattori contribuiscono nel budget finale d’incertezza, ma proprio per i risultati ottenuti sottolineano la robustezza e affidabilità del sistema del Gruppo Loccioni.

CONCLUSIONI Nel nuovo orizzonte del controllo qualità dell’industria degli elettrodomestici e in particolare per le lavatrici, l’applicazione del profilometro laser può aumentare le informazioni sull’andamento della produzione ed è molto utile per il controllo e monitoraggio dimensionale. Il profilometro laser Loccioni è una soluzione a basso costo, integrata in una stazione di test automatizzata per il con-

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IL TEMA

trollo delle dimensioni della guarnizione inserita nella vasca posteriore. Tale soluzione fornisce misurazioni totalmente non invasive e senza contatto. La sua affidabilità e la sua robustezza sono state dimostrate valutando la sua accuratezza rispetto a una CMM. La dettagliata analisi metrologica mette in evidenza le cause che determinano il budget d’incertezza, rivelando che i risultati ottenuti sono molto soddisfacenti e promettenti, considerando le condizioni di lavoro della linea di produzione. BIBLIOGRAFIA 1. E. Romano, L.C. Santillo, P. Zoppoli (2009) WSEAS TRANSACTIONS on SYSTEMS and CONTROL, Issue 2, Volume 4:65–76. 2. B. Torcianti, C. Cristalli, J. Vass (2007) Proc. 6th IEEE Int. Symp. SDEMPED’07, Cracow, Poland, 297–301. 3. A. Cesetti, C.P. Scotti, G. Di Bu, G. Angione, L. Lattanzi, C. Cristalli, S. Longhi (2010) 6th annual IEEE Conf. on Automation Science and Engineering, Toronto, Canada, 855–860. 4. P. Pietroni, B. Torcianti, A. Bruni, C. Cristalli, Advanced dimensional control on Washing Machine sealing through profilometry IPC Bydgoszcz settembre 2011. 5. A. Cigada, Strumenti e Metodi di Misura, Edizione italiana del testo inglese Measurement Systems, Application and Design di E. O. Doeblin, Mc Graw Hill 2004. 6. ISO/IEC Guide 98-3:2008.

Paolo Pietroni si laurea in Ingegneria Meccanica presso l’Università Politecnica delle Marche dove consegue anche il Ph.D. Dal 2010 è nella Research@home del Gruppo Loccioni, dove indirizza le sue competenze al mondo degli elettrodomestici e ai componenti per il Solare, Legno e Vetro. La sua ricerca riguarda lo sviluppo di sistemi automatici dotati di dispositivi per misure senza contatto e non invasive, sistemi di visione 2D e 3D per il controllo di qualità.

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Barbara Torcianti ha conseguito il diploma in Ingegneria Elettronica nel 2003 presso l’Università Politecnica delle Marche. Nel 2003 fa parte del gruppo di ricerca “Pattern Recognition Group – Technical University of Delft – Netherlands”. Dal 2004 al 2012 è stata Research@home Manager presso il Gruppo Loccioni studiando le differenti tecniche di Pattern Recognition basate sulle più recenti applicazioni d’intelligenza Artificiale per il controllo di qualità in linea di produzione.

Gianluca Di Fulvio si laurea in Ingegneria Elettronica presso l’Università Politecnica delle Marche. Ha un’esperienza decennale maturata all’interno del Gruppo Loccioni come sviluppatore software ad alto livello in particolare nei sistemi di Machine Vision. Attualmente è Reaserch@home Manager del Gruppo Loccioni. La sua ricerca è indirizzata al 2D e 3D Image processing.

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IL TEMA

Andrea Bruni si laurea in Ingegneria Meccanica presso l’Università Politecnica delle Marche nel 2004 e consegue il Ph.D. in tecniche avanzate di verifica sui sistemi di misura micro e macro per le ottiche 2D e 3D nel 2007. Dal 2007 lavora nella Reasearch for Innovation del Gruppo Loccioni dove applica le sue competenze in sistemi di misura ottica a livello industriale.

Cristina Cristalli si laurea presso l’Università Politecnica delle Marche in Ingengneria Elettronica nel 1990 e consegue il Ph.D. in Bioingegneria presso l’Università degli Studi di Bologna nel 1995. Dopo un’esperienza presso l’Electronic Design Center della Case Western Reserve University – Cleveland (OH), dove lavora sulle tecnologie a film sottile per sensori, dal gennaio 1996 a novembre 1998 lavora alla Instrumentation Laboratory SpA su applicazioni di sensori in ambito biomedico. Dal 1998 è Direttore della Research for Innovation del Gruppo Loccioni impegnata soprattutto nella ricerca di tecniche di pattern recognition per applicazioni nel controllo qualità, sensori e data fusion.

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MISURE PER L’INDUSTRIA

IL TEMA

Bernardo Tellini, Mirko Marracci, Roberto Ferrero

Misure per l’analisi del comportamento di sorgenti di energia batterie, supercondensatori e fuel cell

avuto un notevole sviluppo negli ultimi anni sia come generatori di energia statica, sia per il settore dei trasporti elettrici. Tali generatori non sono accumulatori ma vengono generalmente classificati come dispositivi “energy oriented”. L’utilizzo dei diagrammi di Ragone offre una rappresentazione molto conveniente delle prestazioni energetiche descritte. In Fig. 1 si riporta un diagramma di Ragone in cui sono indicate le regioni di lavoro raggiunte da alcune tipologie di batterie, superconRIASSUNTO densatori e fuel cell [2]. Come eviSorgenti di energia quali batterie, supercondensatori e fuel cell stanno ricedenziato dal diagramma, i superconvendo crescente attenzione e sono oggetto di sviluppo per applicazioni nel densatori raggiungono attualmensettore dei trasporti come sistemi alternativi all’impiego di combustibili trate valori di potenza ed energia specidizionali. L’importanza della caratterizzazione delle effettive prestazioni fica superiori a 10.000 W/kg e energetiche apre interessanti problematiche di misura che mostrano aspetti 5 Wh/kg, le batterie agli ioni di litio di complessità anche a seguito della natura multifisica dei dispositivi consivalori di 1.000 W/kg e 100 Wh/kg, derati. Dopo un accenno ad aspetti di base legati alla dispersione in frele fuel cell valori di 100 W/kg e quenza della costante dielettrica e alla formazione di fenomeni d’isteresi, si 200 Wh/kg. riportano in questo articolo i risultati di un’analisi sperimentale condotta su La distinzione tra i vari sistemi sorgenti un supercondensatore e due fuel cell. descritti non esclude possibili configurazioni miste. Quindi, per esempio, un UNITÀ SORGENTI PER DISPOSITIVI energia elettrica per applicazioni veicolo puramente elettrico può preveA PROPULSIONE ELETTRICA veicolari vi sono le batterie, i super- dere l’utilizzo di una batteria “energy condensatori e le fuel cell che preLa crescente attenzione verso disposi- sentano caratteristiche differenti, sia tivi a propulsione elettrica e lo svilup- per il principio di funzionamento, sia po di unità sorgenti di energia elettri- in termini di energia e potenza speca alternative all’impiego di combusti- cifica [1]. I supercondensatori sono bili tradizionali aprono problematiche intrinsecamente accumulatori di enerdi misura di particolare importanza gia elettrica e sono generalmente per la corretta stima delle prestazioni definiti dispositivi “power oriented”. e l’identificazione di modelli equiva- A oggi, a fronte di livelli relativalenti di tali sistemi generatori. La di- mente alti di potenza specifica, forsponibilità di potenza ed energia spe- niscono valori di energia specifica cifiche in rapporto alla massa costitui- modesti. Le batterie sono dispositivi scono l’aspetto centrale su cui con- di accumulo di energia elettrochimifrontare le prestazioni energetiche dei ca e hanno caratteristiche energetidispositivi sorgenti. Questo dato che diverse a seconda della loro tecFigura 1 – Diagrammi di Ragone diventa ancora più importante nel- nologia realizzativa. Vi sono infatti l’ambito dei trasporti in cui pesi e vo- batterie prevalentemente “power lumi possono essere determinanti oriented”, quindi con elevate potennella scelta di una data sorgente di ze specifiche, e batterie maggior- Dipertimento di Sistemi Elettrici energia elettrica. mente “energy oriented” con elevate e Automazione, Università di Pisa Tra i più diffusi sistemi sorgenti di energie specifiche. Le fuel cell hanno bernardo.tellini@ing.unipi.it MEASUREMENT FOR THE ANALYSIS OF THE BEHAVIOUR OF BATTERIES, SUPERCAPACITORS AND FUEL CELLS Among energy source units, batteries, supercapacitors and fuel cells are the subject of increasing interest and development for several industrial applications. In particular, they represent an important challenge in the field of transportation as an alternative to traditional fuels. As a consequence of the complexity and multiphysical nature of such devices, the characterization of their energetic behavior opens to interesting measurement aspects. In this paper, a few basic concepts related to the frequency dispersion of the electrical permittivity and to the hysteresis phenomena formation are shortly recalled, and the results of an experimental analysis performed on a supercapacitor and two fuel cells are presented.

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1/13 ƒ 25

oriented” e di un supercondensatore per la gestione dei picchi di potenza. Inoltre, più in generale, batterie, supercondensatori e fuel cell debbono operare in diverse e variabili condizioni di carico, oltreché interfacciarsi con sistemi di elettronica di potenza come convertitori DC/DC o DC/AC. La presenza di armoniche introdotte dai convertitori di potenza può determinare perdite aggiuntive e alterare in generale le prestazioni dei dispositivi sorgenti. Per i supercondensatori inoltre la scelta di un’opportuna frequenza di lavoro può compromettere significativamente le prestazioni attese. In questo senso, un utilizzo adeguato di tecniche di misura come la spettroscopia d’impedenza e la caratterizzazione di curve di polarizzazione risulta importante al fine di determinare il comportamento elettrico, e di stimare le prestazioni energetiche nonché l’efficienza di tali sistemi generatori. Seppure le meto-

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IL TEMA

dologie indicate siano tecniche di misura classiche, l’applicazione ai suddetti sistemi generatori comporta una certa complessità della misura per la natura multifisica di alcuni dispositivi, e richiama aspetti di base da gestire correttamente per la stima di parametri circuitali equivalenti legati a fenomeni d’isteresi e dispersione in frequenza degli stessi. A questo scopo si richiama il fenomeno di dispersione in frequenza della costante dielettrica e la possibilità di formazione d’isteresi durante processi di polarizzazione per chiarire i risultati di una analisi sperimentale condotta su supercondensatori a doppio strato e fuel cell di tipo PEM (polymer electrolyte membrane) e l’approccio all’identificazione di alcuni parametri di modelli circuitali. Gli studi sono stati svolti in parte nell’ambito di due progetti finanziati dalla Regione Toscana, il progetto H2 Filiera Idrogeno e il progetto IDINTOS. Il primo progetto, già concluso,

aveva come scopo lo studio della filiera dell’idrogeno come vettore energetico per la propulsione veicolare (www. pont-tech.it/H2_Filiera). IDINTOS si propone di progettare un prototipo innovativo basato su configurazione Prandtlplane d’idrovolante ultraleggero al fine della creazione di un polo aeronautico in Toscana (www.idintos.eu). In particolare, IDINTOS prevede lo studio della possibilità di realizzare un velivolo full-electric. COMPORTAMENTO IN FREQUENZA E FENOMENI D’ISTERESI

Come noto la costante dielettrica ε di un mezzo dielettrico è in generale non costante in frequenza. Per un mezzo lineare il legame tra il campo densità di flusso elettrico D e l’intensità di campo elettrico E può essere espresso dalla relazione:

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(

∞

D( x , t ) = ε 0 E ( x , t ) + ∫0 G( τ )E ( x , t − τ )dτ

)

L’espressione sopra riportata indica un legame nel tempo non locale tra le due quantità [3]. Fisicamente questo è legato al fatto che la polarizzazione del materiale richiede un certo tempo (tempo di rilassamento) per formarsi o scomparire. In letteratura si usa distinguere varie polarizzazioni, elettronica e atomica (tipicamente frequenze ottiche), dipolare e interfacciale d’interesse in questo articolo (frequenze industriali e radio frequenze). La polarizzazione dipolare è spesso riferita a Peter Debye da cui la nota espressione: ε( ω ) = ε( ∞ ) + (ε( 0 ) − ε( ∞ ) ) /( 1 + ωτ )

dove τ è il tempo di rilassamento, ω la pulsazione angolare del campo, ε(∞) costante dielettrica statica e ε(∞) costante dielettrica d’infinito, ossia i valori assunti agli estremi dell’intervallo in frequenza laddove si manifesta la suddetta variazione. La polarizzazione per orientamento dei dipoli risulta inoltre come noto funzione della temperatura, fenomeno descritto tramite la nota funzione di Langevin. La polarizzazione interfacciale è tipicamente presente laddove vi sia una natura eterogenea del materiale. In particolare il caso più semplice in cui si manifesta tale polarizzazione è quello di un dielettrico a doppio strato per cui risulta un accumulo di cariche all’interfaccia tra i due strati di materiale genericamente diverso. In riferimento all’isteresi si ricorda che tale termine fu coniato da Sir Alfred Ewing nel 1885: “When there are two quantities M and N, such that cyclic variations of N cause cyclic variations of M, then if the changes of M lag behind those of N, we may say that there is hysteresis in the relation of M and N”. Come noto, in generale durante un processo di polarizzazione parte dell’energia viene immagazzinata nel materiale e parte di questa viene persa. Questo fenomeno è manifestato in un processo d’isteresi per cui l’uscita segue in ritardo l’ingresso. In un piano tensione V – corrente I, la presenza d’i-

steresi che possiamo descrivere matematicamente come una non linearità multiramo può comportare pendenze o equivalentemente valori di resistenza diversi tra i vari rami, aspetto che può chiaramente risultare critico per la stima di eventuali perdite. ANALISI SPERIMENTALE

Tramite una tecnica di spettroscopia d’impedenza, è stato caratterizzato un supercondensatore a doppio strato da 120 F della ditta Maxwell©. L’analisi è stata condotta su un intervallo di frequenze da 1 mHz a 20 Hz comprendendo quindi le frequenze tipiche per applicazioni veicolari. Le variazioni riscontrate dei suddetti parametri sono risultate significative nell’intervallo indicato confermando la presenza di dispersione dell’equivalente capacità nell’intervallo di frequenze considerato. I dati mostrano con chiarezza come il supercondensatore manifesti un comportamento pressoché capacitivo fino a circa 100 mHz, mentre assume un comportamento praticamente resistivo per frequenze superiori a 1 Hz. In Fig. 2 si riportano in funzione della frequenza l’andamento della capacità e conduttanza di un modello equivalente parallelo del condensatore [4]. I parametri C e G sono stati stimati a partire dalle misure di tensione e corrente in ingresso al supercondensatore. Adottando la notazione complessa Y=I/V sono stati stimati i due parametri attraverso la relazione Y(ω)=G(ω)+iωC(ω). L’analisi sperimentale sulle fuel cell è stata condotta presso i laboratori di Pisa su uno stack commerciale Morphic da 14 kW nominali composto da 144 celle PEM in serie (area 210 cm2, cor-

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IL TEMA

rente nominale 200 A, tensione corrispondente dell’intero pacco 72 V) progettato per applicazioni su veicolo [5] e in collaborazione con il laboratorio di Ingegneria Chimica del Politecnico di Milano su una singola cella PEM (Fuel Cell Techonologies) costruita con materiali commerciali standard (area 23 cm2). Per la singola cella sono stati utilizzati in particolare una membrana di Nafion 212 (50 µm di spessore) e elettrodi E-TEK LT 140 [6]. Lo stack commerciale era alimentato all’anodo con idrogeno puro, e al catodo con aria prelevata dall’ambiente. L’idrogeno era umidificato da un umidificatore presente all’interno dell’involucro della fuel cell. Per la cella singola i gas utilizzati erano idrogeno puro all’anodo (0,2 Nl/min) e aria al catodo (1,0 Nl/min) con portate controllate da regolatori di flusso. In questo caso l’umidità dei gas era altrettanto controllata da saturatori e la temperatura degli stessi da un controllo di temperatura. Lo studio è stato principalmente volto a stabilire gli effetti del ripple in termini di comportamento della fuel cell e perdite aggiuntive. Il modello dinamico a cui si fa riferimento è un modello di Randles modificato in cui la capacità equivalente è descritta tramite un modello di Debye di cui sono stati identificati i valori di capacità statica e d’infinito a partire dai dati sperimentali. Il modello adottato è riportato in Fig. 3. Le curve di polarizzazione ottenute sia per lo stack commerciale sia per la singola cella sono risultate in accordo con il modello statico riconducibile all’equazione di Nernst tenendo conto delle cadute di tensione dovute all’attivazione della reazione chimica Vact, alla resistenza ohmica Vohm e alla diminuzione della concentrazione dei gas Vconc per cui:

Figura 2 – Capacità e conduttanza di un circuito equivalente parallelo del supercondensatore in funzione della frequenza

Figura 3 – Modello di Randles modificato

Vout = E − Vact − Vohm − Vconc

L’andamento sperimentale degli spettri (modulo e fase) di Z = Rohm + Ract /(1+iωRact) ottenuti intorno a due punti di lavoro (rosso I = 2,1 A per la singola cella e I = 20 A per lo stack commerciale – blu I = 6,5 A per la singola cella e I = 40 A per lo stack commerciale) ha mostrato un buon accordo con quello del modello dinamico adottato come mostrato in Fig. 4. Formazione d’isteresi è stata osservata durante il processo di polarizzazione della fuel cell aumentando e diminuendo la corrente erogata tramite l’utilizzo di un carico elettronico. Più in particolare, la pendenza del ramo di lavoro percorso è risultata variare in funzione del punto di lavoro e di come questo sia stato raggiunto, come mostrato in Fig. 5. Questo aspetto risulta importante per una corretta identificazione della resistenza tramite cui valutare le perdite dovute, per esempio, a un ripple di corrente introdotto dai convertitori. Infatti, a seconda del punto di lavoro e della storia con cui tale punto è stato raggiunto, la pendenza effettiva misurabile può variare. In pratica si capisce come l’utilizzo della curva di polarizzazione, ossia più propriamente del ciclo d’isteresi, debba essere unito a un’analisi tramite spettroscopia d’impedenza. Ciò affinché i due metodi concorrano insieme a determinare più correttamente la stima della resistenza equivalente, e quindi di eventuali perdite aggiuntive quali quelle derivanti da ripple di corrente. I valori di resistenza identificati tramite la curva di ritorno (ramo superiore della Fig. 5) confermano le stime ottenute tramite la spettroscopia d’impedenza su tale ramo e le considerazioni fatte.

Fig. 4 – Spettri ottenuti sperimentalmente per lo stack commerciale (sinistra) e la singola PEM fuel cell (destra)

Bernardo Tellini è professore Associato di Misure Elettriche ed Elettroniche presso l’Università di Pisa. Si occupa di misure di correnti e campi elettromagnetici di natura impulsiva, caratterizzazione di materiali magnetici e dielettrici, misure di compatibilità elettroFig. 5 – Isteresi nella polarizzazione di una fuel cell. magnetica, sviluppo di metodoRamo inferiore (ciclo maggiore) logie di misura per problemi ramo superiore (curva di ritorno) MHD e nuovi materiali compositi. È segretario dell’IEEE Instrumentation and Measurement Society Ita“Battery, Ultracapacitor, Fuel Cell, lian Chapter. Attualmente è Presidente and Hybrid Energy Storage Systems della rete di ricerca European Pulsed for Electric, Hybrid Electric, Fuel Cell, Power Laboratories (EPPL – www.eppl.eu).

and Plug-In Hybrid Electric Vehicles: State of the Art” IEEE Trans. Veh. Technol., Vol. 59, no. 6, Jul. 2010, p. 2806-2814. 2. Adrian Schneuwly, “Charging Ahead” IEE Power Engineer – February/March 2005. 3. B. Tellini, M. Bologna, “Remarks on the Measurement of Static Permittivity through a classical description,” Progress in Electromagnetics Research C, vol. 33, 2012, p. 95-108. 4. S. Barsali, M. Ceraolo, M. Marracci, B. Tellini, “Frequency dependent parameter model of supercapacitor,” Measurement, vol. 43, no. 10, Dec. 2010, p. 1683-1689. 5. R. Ferrero, M. Marracci, M. Prioli, B. Tellini, “Simplified model for evaluating ripple effects on commercial PEM Fuel Cell,” Int. Journal of Hydrogen Energy, vol. 37, no. 18, Sep. 2012 p. 13462-13469. 6. R. Ferrero, M. Marracci, B. Tellini, “Single PEM Fuel Cell Analysis for the RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI Evaluation of Current Ripple Effects,” in stampa su IEEE Trans. Instrum. 1. Alireza Khaligh and Zhihao Li, Meas.

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Mirko Marracci è Ricercatore Universitario di Misure Elettriche ed Elettroniche presso l’Università di Pisa. La sua attività didattica e di ricerca riguarda principalmente le misure di compatibilità elettromagnetica, la caratterizzazione di materiali magnetici e dielettrici e la misura di correnti impulsive in lanciatori elettromagnetici. È attualmente membro del Managing Body dell’European Power Pulsed Laboratories (EPPL – www.eppl.eu). Roberto Ferrero ha recentemente concluso il III anno del Dottorato in Ingegneria Elettrica presso il Politecnico di Milano. La sua attività di ricerca è nel campo delle misure elettriche e riguarda principalmente alte correnti in lanciatori elettromagnetici, sistemi di controllo per reattori nucleari a fusione e caratterizzazione di celle a combustibile.

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MISURE PER L’INDUSTRIA

IL TEMA

T. Addabbo 1, A. Fort 1, M. Mugnaini 1, V. Vignoli 1, R. Biondi 2, S. Cioncolini 2

Misura di vibrazioni torsionali in turbomacchine Cause d’incertezza e tecniche di miglioramento dell’accuratezza

MEASUREMENT OF TORSIONAL VIBRATIONS This article describes the measurement problem of torsional vibrations in rotating shafts used as a diagnostic tool in many industrial fields. By examining an efficient implementation of the measurement system, we will analyze the problem taking into account the effects of the principal nonidealities. Finally, a technique to improve the accuracy of the measurement based on the use of multiple probes is presented. RIASSUNTO In questo articolo è illustrato il problema della misura di vibrazioni torsionali in alberi rotanti utilizzata come strumento diagnostico in molti ambiti industriali. Prendendo in esame un’efficiente implementazione del sistema di misura, si analizza il problema tenendo conto degli effetti delle non-idealità più influenti. Infine è presentata una tecnica per il miglioramento dell’accuratezza della misura basata sull’utilizzo di più sonde. LA MISURA DI VIBRAZIONI TORSIONALI: ANALISI DEL PROBLEMA

La misura delle variazioni di velocità angolare di un albero rotante, correlata in particolare alla presenza di vibrazioni torsionali, è un importante strumento diagnostico per l’individuazione di anomalie che, durante il funzionamento di una macchina, possono portare a danneggiamenti. Questo tipo di misura è di interesse in una vasta gamma di campi e applicazioni, dalla produzione di energia con turbo-macchine all’industria automobilistica. Tra le tecniche di misurazione utilizzate, probabilmente la più semplice e di più vasto impiego si basa sulla rilevazione del passaggio dei denti di una ruota dentata (fonica) installata sull’albero, sfruttando il fatto per cui il tempo che intercorre tra il passaggio dei denti è inversamente proporzionale alla velocità di rotazione dell’albero: il ritardo tra il passaggio di due denti campiona dunque la velocità angolare istantanea della ruota [1]-[3]. La misura viene ovviamente influenza-

Figura 1 – Sistema di misura per vibrazioni torsionali

l’accuratezza della misura basata sull’utilizzo di più sonde. In Fig. 1 è rappresentato lo schema di un sistema di misura per vibrazioni torsionali in grado di produrre una stima della velocità di rotazione istantanea ω(t) dell’albero rispetto al suo asse (punto C in sezione), o equivalentemente del suo segnale integrale, l’angolo di rotazione istantaneo θ(t). Il sensore alla base della misura è costituito dalla coppia ruota dentatasonda, in grado di trasdurre il segnale di interesse in una tensione Vin(t): ovviamente l’accuratezza di misura sarà in primo luogo limitata dalle caratteristiche di questi dispositivi. Per finalità diagnostiche relative al funzionamento della macchina, il segnale d’interesse è quello legato a piccole vibrazioni di velocità angolare, ovvero a perturbazioni con valor medio nullo della velocità di rotazione dell’albero, che nelle condizioni tipiche di utilizzo è assumibile costante o lentamente variabile. In questo

ta dalle irregolarità del profilo della ruota, dalla tecnologia utilizzata per la rilevazione dei passaggi dei denti (sonde) e, naturalmente, dall’elaborazione del segnale di misura necessaria per estrarre l’informazione d’interesse. Infatti, come si vedrà nel seguito, la variazione della velocità di rotazione si traduce in una modulazione di frequenza del segnale raccolto dalla sonda, ed il sistema di misura necessita di un demodulatore FM per la ricostruzione della velocità angolare. Per la tipologia di applicazioni di nostro interesse, visti gli intervalli di frequenza normalmente in gioco (modulante – portante), la demodulazione basata sull’acquisizione del segnale modulato e sulla demodulazione del segnale campionato mediante la tecnica dello “zero-crossing” risulta la scelta ottimale [4]. Questa soluzione implementativa garantisce anche, in generale, la flessibilità e la riprogrammabilità del sistema di misura. In questo articolo è inquadrato il pro- (1) Dip. Ingegneria dell’Informazione blema, è modellato il sistema di misu- e Scienze Matematiche ra, sono analizzati gli effetti della Università di Siena non-idealità e, infine, è presentata (2) GE Oil & Gas Nuovo Pignone una tecnica per il miglioramento del- ada.fort@unisi.it

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senso, l’uscita del sistema di misura è il segnale: ∆ω ( t ) = ω ( t ) −

1 W

∫t −W ω ( τ )dτ

(1)

in cui il secondo termine indica la stima del valore medio della velocità di rotazione, ovvero della velocità di rotazione di esercizio ω0 ≈

1 W

∫t −W ω ( τ )dτ

considerata costante nella finestra di stima W. Se il lobo di radiazione della sonda è sufficientemente stretto, il segnale raccolto dalla sonda rappresenta lo sviluppo del profilo della ruota dentata, r(θ), convoluto con la funzione di ricezione della sonda. Il segnale r(θ) è periodico con periodo 2π che può essere esattamente rappresentato con una serie di Fourier, mentre il segnale in uscita dalla sonda nel dominio del tempo si ottiene a partire da r(θ(t)). Ricordando che la velocità di rotazione è data dall’eq. (1), t

e quindi che θ ( t ) = ω 0t + ∫0 ∆ω ( τ )dτ , in uscita dalla sonda si ottiene dunque un segnale rappresentabile nel seguente modo [4]: Vin ( t ) ≈

∞

∑e

p =0

−

( pDθ 0 )2 R 2ln 4

(

)

(

)

t t      a p cos  p ω ot + ∫0 ∆ω ( τ )dτ  + b p sin p ω ot + ∫0 ∆ω ( τ )dτ   .(2)

I coefficienti della serie di Fourier (ap, bp) si ottengono sviluppando la funzione che descrive il profilo meccanico della ruota dentata mentre i termini esponenziali rappresentano la risposta spaziale della sonda, supposta gaussiana con angolo di apertura pari a θ0 (simboli definiti in Fig. 1). Il segnale in uscita dal blocco di condizionamento si ottiene, con buona approssimazione, pesando le armoniche che compongo il segnale con la sua funzione di trasferimento elettrico h(ω)ejϕ(ω). Relativamente all’equazione (2) è opportuno sottolineare alcuni aspetti. Ognuna delle armoniche nell’eq. (2) costituisce un segnale modulato in frequenza, in cui la portante è un multiplo della velocità angolare d’esercizio dell’albero. La pulsazione fondamentale, quella associata alla maggior potenza del segnale, si ottiene moltiplicando la velocità angolare dell’albero per il numero dei denti M. L’informazione cercata relativa alle vibrazioni di velocità angolare sta proprio nel segnale modulante che deve essere ricostruito attraverso un’operazione di demodulazione. La difficoltà del compito dipende: • Dalla velocità di rotazione di esercizio che determina la distanza tra le armoniche nel dominio della frequenza e l’intervallo di frequenza entro il quale il sistema di misura deve lavorare (banda, frequenza di campionamento,...). Se da un lato una velocità elevata dà luogo a ‘portanti’ più spaziate e dunque a una maggiore banda utile, dall’altro segnali a frequenze più alte richiedono sistemi di acquisizione più performanti. • Dal profilo della ruota. Una ruota con profilo sinusoidale origina una sola portante a pulsazione ω0M (M=numero dei denti), mentre ogni deviazione dal profilo sinusoidale porta all’introduzione di armoniche superiori. Se i denti sono tra loro identici le armoniche sono a pulsazioni multiple di Mω0, mentre i denti irregolari sono associati alla nascita di armoniche meno spaziate, a pulsazioni multiple di ω0. • Dalla forma del segnale di interesse, ovvero lo spettro (frequenza e ampiezza) della vibrazione torsionale ∆ω(t) che determina in sintesi l’indice di modu-

N. 01ƒ ;2013 lazione della modulazione di frequenza. Si deve notare infatti che lo spettro associato a ciascun segnale FM si estende teoricamente all’infinito, ma è ben noto che la maggior parte della potenza è contenuta in una banda che in prima approssimazione può essere stimata usando la formula di Carson: BFM =

p ∆ω p − p 2π

+ 2B ∆ω .

In cui |∆ω|p-p e B∆ω indicano rispettivamente l’ampiezza picco-picco del segnale di vibrazione e la sua banda in frequenza. Poiché le portanti sono tra loro spaziate in pulsazione di ω0, le mutue interferenze fra gli spettri di portanti modulate adiacenti hanno un effetto trascurabile se 2πBFM < ω 0 . Questa condizione non può essere

rispettata per tutte i segnali FM perché la banda del segnale modulato cresce con l’ordine dell’armonica. Tuttavia le armoniche di ordine superiore a M sono pesate con coefficienti di Fourier che decrescono con l’ordine p. Perciò per il nostro problema ha senso considerare questa disuguaglianza solo per le armoniche associate alle potenze maggiori. Ad esempio, nel caso di profilo sinusoidale della ruota si deve considerare una sola armonica e il problema non sussiste. La sonda e l’elettronica di condizionamento hanno poco effetto sul segnale. La rappresentazione del problema in eq. (2) può essere convenientemente utilizzata per simulazioni numeriche (vedi Fig. 2), infatti un numero di coefficienti di Fourier <100 consente di tenere conto in maniera efficiente dal punto di vista del tempo di calcolo, ma comunque sufficientemente accurata, di: • Profili estremamente irregolari, rappresentando sia difetti locali che tolleranze meccaniche. • Effetti di filtraggio spaziali (sonda) ed elettrici (sistema di condizionamento). • Segnali di vibrazione torsionale arbitrari.

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IL TEMA

tempo reale. In quanto segue sarà presa in considerazione una semplice variante della tecnica di demodulazione basata sulla rilevazione degli attraversamenti dallo zero (“zero-crossing”) [5]. Il metodo di demodulazione “zero-crossing” Nel metodo classico di demodulazione con zero-crossing si assume che il segnale Vin(t) sia una sinusoide modulata da un singolo tono: nell’applicazione di nostro interesse questo coincide con il considerare una ruota con profilo perfettamente sinusoidale ed una vibrazione torsionale anch’essa sinusoidale. In tal caso la frequenza della portante è Mω0/(2π) e l’espressione (2) si riduce a quella di una classica portante sinusoidale modulata in frequenza da una modulante anch’essa sinusoidale. Ogni volta che il segnale Vin(t) è uguale a 0, la sua fase assume un valore multiplo intero di π, perciò se indichiamo con tn e tn+1 gli istanti in cui si hanno due attraversamenti di 0 successivi si avrà: t

Mω 0 ( t n +1 − t n ) + M ∫t n+1 ∆ω ( τ )dτ = π n

LA STIMA DEL SEGNALE DI VIBRAZIONE TORSIONALE

Figura 2 – Esempio ottenuto con simulazione. Ruota: M=36 (numero dei denti). Tolleranze meccaniche 5%. 1 dente rotto. Sonda: θ0 =5°, D=0,05cm, R=10 cm. Velocità angolare d’esercizio ω0=3,600 rpm. Sistema di condizionamento: filtro passa banda, fL =5 Hz, fH=10 kHz. Il plot a sinistra più in basso è relativo allo spettro che si ottiene in presenza di un’armonica di vibrazione torsionale

Le tecniche di demodulazione analogiche utilizzate per i segnali a RF sono difficilmente utilizzabili in questa applicazione, nella quale si ha a che fare con segnali a bassa frequenza e per la quale la frequenza della portante è variabile essendo agganciata alla velocità di rotazione di esercizio dell’albero e alla realizzazione della ruota dentata. Sono inoltre presenti interferenze legate alla presenza di più segnali modulati. Pertanto è possibile e conveniente utilizzare un sistema di misura basato sulla conversione A/D del segnale e sull’elaborazione digitale in

(3)

se si considera ∆ω(t) costante nell’intervallo si ha M (ω 0 + ∆ω ( t n ) )( t n +1 − t n ) = = M (ω 0 + ∆ω ( t n ) ) ∆t n = π = π ⇒ (ω 0 + ∆ω ( t n ) ) =

(4)

π M∆t n

da cui si deduce che dall’intervallo tra due passaggi di zero si ottiene un campionamento della velocità di rotazione istantanea, noto l’angolo ∆ϕ = π/M pari a metà dell’angolo sotteso tra punti corrispondenti di due denti successivi (in questo esempio i denti sono tutti perfettamente identici e sinusoidali).

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Stima dell’incertezza L’eq. (4) può essere generalizzata al caso di ruota non ideale considerando l’angolo ∆ϕ non perfettamente noto e rappresentandolo, ad esempio, con una variabile aleatoria distribuita intorno al valore teorico ∆ϕ0=π/M [4, 6]. Bisogna inoltre considerare il valore ∆tn affetto da incertezza e rappresentarne la misura con una variabile aleatoria centrata sul valore teorico ∆t0 definito nella eq. (4). Sarà possibile diminuire la dispersione di questa variabile aleatoria agendo sul sistema di misura, in particolare aumentando il tempo di campionamento (conversione A/D) del segnale Vin oppure raffinando la tecnica di stima dell’attraversamento di zero utilizzando convertitori ad elevato numero di bit e/o metodi di interpolazione. La deviazione standard e dunque l’incertezza della misura di velocità istantanea si ottiene propagando le deviazioni standard delle due variabili aleatorie appena definite. Si avrà, nel caso peggiore con variabili massimamente correlate:

σω ≈

 ∆ϕ 0 1  σ ∆t  .  σ ∆ϕ + ∆t 0  ∆t 0 

Da questa semplice equazione si vede che quando il tempo tra due attraversamenti di zero diventa piccolo, l’errore sulla stima di questa stessa grandezza diventa molto influente: la misura in alta frequenza richiederà come già in qualche modo anticipato sistemi di misura molto accurati. Anche il contributo all’errore di misura legato all’accuratezza meccanica cresce al diminuire del valore dell’intervallo di tempo tra due eventi di zero crossing. Questo significa che diventa più influente sia all’aumentare della velocità di rotazione dell’albero che del numero di denti. Sembrerebbe perciò desiderabile utilizzare un numero di denti estremamente basso. Va ricordato tuttavia che in questa trattazione non si tiene conto degli errori

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IL TEMA

legati ai fenomeni d’interferenza che si hanno nei casi reali in cui la ruota non è né sinusoidale né perfetta. Infatti si è già sottolineato che, in tali casi, una bassa frequenza di rotazione porta all’avvicinarsi in frequenza delle diverse armoniche portanti e a una riduzione della banda utile del sistema di misura, ovvero a interferenze più accentuate. Un effetto del tutto analogo si ha riducendo il numero dei denti. Pertanto nella progettazione o nella scelta del sistema di misura non si potrà ridurre eccessivamente la frequenza delle portanti e la scelta del numero dei denti andrà fatta in base alla banda utile desiderata utilizzando la formula di Carson. UTILIZZANDO PIÙ SONDE SI OTTIENE UNA MISURA PIÙ ACCURATA

Come già sottolineato più volte l’effetto delle non-idealità della ruota si vede in primo luogo dalla forma della trasformata di Fourier dello sviluppo del suo profilo, e quindi dal segnale Vin che si avrebbe in assenza di vibrazioni. Come già detto più volte le non idealità fanno nascere armoniche a tutte le pulsazioni multiple di ω0, accanto alle armoniche a frequenze multiple di Mω0 che si avrebbero nel caso di profilo perfettamente regolare e denti perfettamente identici. Questo equivale a sommare al segnale che si otterrebbe con la ruota perfetta, con denti identici, un rumore periodico di periodo T0=2π/ω0, come è ovvio che sia perché ciascun difetto della ruota si presenta ad ogni giro in modo identico, al netto degli effetti delle piccole vibrazioni angolari. Questa modellazione vale anche in presenza di vibrazioni poiché la variazione di velocità angolare nei casi pratici può essere considerata come una piccola perturbazione della velocità di rotazione di esercizio della macchina rotante. D’altra parte se si cambia il posizionamento angolare della sonda lungo una circonferenza esterna alla ruota e con essa concentrica si ottiene lo stesso segnale rumoroso, perché la ruota rima-

ne di fatto la stessa e perciò descritta dalla stessa funzione profilo, ma si cambia la fase del segnale Vin all’uscita del sistema di condizionamento. Dunque se si montano K sonde a distanza angolare 2π/K sulla suddetta circonferenza otterremo segnali identici ma sfasati tra di loro di 2π/(ω0K). Ora, se si considera un segnale somma di K repliche dello stesso segnale Vnoise di periodo T0 sfasate di un sottomultiplo del periodo del segnale stesso, come nell’equazione seguente: Vsomma (t ) =

 

∑ Vnoise  t − (i − 1)

i=1

T0   K,

si vede che il segnale somma Vsomma è periodico di periodo T0/K, infatti:  T  Vsomma  t + 0  =  K =

 

∑ Vnoise  t − i

i=1

∑ Vnoise  t − (i − 1)

i= 2

T0  = K

T0   +V K

+ Vnoise (t + T0 ) = Vsomma (t )

Quindi semplicemente sommando i segnali che si ottengono dalle K sonde installate a distanza angolare uguale intorno alla ruota dentata si otterrà un segnale in cui le componenti armoniche si trovano non più a multipli della pulsazione ω0 ma a multipli della pulsazione Kω0. Questo corrisponde alla cancellazione di tutte le k-1 armoniche tra ω0 e Kω0: corrisponde cioè ad un aumento della banda del sistema di misura pari ad un fattore K e all’abbattimento delle interferenze tra i segnali FM (si veda la Fig. 3).

BIBLIOGRAFIA

1. L. Zhen, Z. An, and Q. Li, “Calculate engine crankshaft angular acceleration based on original flywheel data”, in Mechanic Automation and Control Engineering (MACE), 2010, 2010, pp. 3141-3144.

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IL TEMA

Ada Fort dal 2002 è Professore Associato di Misure Elettriche ed Elettroniche presso l’Università di Siena. I suoi interessi di ricerca riguardano lo sviluppo di sistemi di misura basati su sensori.

Marco Mugnaini dal 2005 è Ricercatore di Misure Elettriche ed Elettroniche presso l’Università di Siena. I suoi interessi di ricerca riguardano lo sviluppo di sistemi di misura basati su sensori e di sistemi di misura avanzati.

Figura 3 – Spettro in frequenza del segnale di vibrazione angolare stimato con il metodo dello ‘zero-crossing’. Effetto di reiezione ottenuto con più sonde – Simulazione di un albero rotante con f0 = ω0/(2π)= 60 Hz, ruota dentata con tolleranze meccaniche al 5%, numero di denti M=36, caso di due armoniche di vibrazione torsionale, entrambe di ampiezza 0,5° e frequenza rispettivamente 10 Hz e 50 Hz. Grafico più in alto, segnale ottenuto con una sonda. Grafico centrale, segnale ottenuto con due sonde. Grafico più in basso, segnale ottenuto con tre sonde

2. P. Wang, P. Davies, J. Starkey, and R. Routson, “A torsional vibration measurement system”, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 41, pp. 803-807, 1992. 3. L. Yongqing and W. Kinsner, “A marine engine torsion vibration measuring method and its implementation based on fpga”, in Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering, 2002. IEEE CCECE 2002., 2002. 4. T. Addabbo, A. Fort, R. Biondi, S. Cioncolini, M. Mugnaini, S. Rocchi, V. Vignoli, “Measurement of Angular Vibrations in Rotating Shafts: Effects of the Measurement Setup Nonidealities”, Instrumentation and Measurement, IEEE Transactions on , in stampa. 5. R. Wiley, “Approximate FM demodulation using zero crossings”, IEEE

Trans. on Communications, vol. COM29, no. 7, pp. 1061-1065, July 1981. 6. F.C. Gómez de León and P. Meroño Pérez, “Discrete time interval measurement system: fundamentals, resolution and errors in the measurement of angular vibrations”, Measurement Science and Technology, vol. 21, no. 7, July 2010. Tommaso Addabbo si è laureato in Ingegneria delle Telecomunicazioni nel 2003. È Assegnista di Ricerca presso l’Università di Siena. I suoi interessi di ricerca principali riguardano l’analisi di sistemi non-lineari, la progettazione di sistemi embedded e lo sviluppo di elettronica integrata.

Valerio Vignoli dal 2002 è Professore Associato di Elettronica presso l’Università di Siena. I suoi interessi di ricerca riguardano lo sviluppo di sistemi di misura basati su sensori, lo sviluppo di elettronica integrata e lo studio di sistemi non lineari.

Roberto Biondi è un Lead Engineer/Technologist for Validation and Testing presso GE Oil & Gas, Firenze dal 1991. Ha partecipato ai principali programmi di test delle turbomacchine di GE, collaborando in particolare alla progettazione della strumentazione speciale e all’elaborazione del segnale di misura.

Stefano Cioncolini è laureato in fisica, è Principal Engineer for Validation and Testing presso GE Oil & Gas, Firenze dal 1997. Ha partecipato ai principali programmi di test delle turbomacchine di GE, con responsabilità in particolare nell’abito della progettazione della strumentazione speciale e dell’elaborazione del segnale di misura.

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GLI ALTRI TEMI

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MISURE BIOMECCANICHE Emanuele Rizzuto, Zaccaria Del Prete

Misurare in vitro le proprietà biomeccaniche di tessuti biologici Applicazione a un muscolo scheletrico

MEASURING THE BIOMECHANICAL PROPERTIES OF A SCHELETRIC MUSCLE IN VITRO This paper describes the development of an experimental set-up for in vitro measurement of murine skeletal muscle biomechanical properties. An advanced experimental protocol, allowing to acquire the most relevant parameters of muscle contractility within a single “short time” experiment, has also been proposed to provide a high measurement repeatability with biological samples. Finally, we give an account of an experimental study that contributed to clarify some specific mechanisms of the progression of the Amyotrophic Lateral Sclerosis disease. RIASSUNTO Il lavoro descrive la messa in opera di un set up per la misura in vitro della funzionalità biomeccanica del tessuto muscolare murino e lo sviluppo di un protocollo di misura avanzato volto a migliorare la ripetibilità delle misure eseguite sui provini biologici. La sequenza sperimentale permette di acquisire in un unico “breve” esperimento tutti i parametri biomeccanici più rilevanti. Sono riportati i risultati conseguiti in una ricerca sperimentale che ha contribuito ad approfondire alcuni meccanismi biologici invalidanti alla base della progressione della Sclerosi Laterale Amiotrofica. LA MISURA DELLA FUNZIONALITÀ BIOMECCANICA DEL TESSUTO MUSCOLARE

Nell’ambito delle ricerche biomediche riguardanti lo studio delle patologie muscolari condotte con l’ausilio di modelli animali, la misura della funzionalità biomeccanica del tessuto muscolare ha assunto nel tempo una importanza sempre crescente (Brooks and Faulkner, 1988; Lynch et al., 2001), e risulta oggi uno strumento imprescindibile sia per quantificare il danno derivante da specifiche patologie, sia per valutare l’eventuale recupero in seguito a trattamenti farmacologici o a modificazioni genetiche del tessuto. Nel corso degli anni sono state proposte tecniche assai diverse per misurare la capacità di contrazione dei muscoli scheletrici nei modelli animali e, tra queste, le principali sono le misure in vivo, in situ e in vitro. Esse differiscono per la tipologia dell’approccio e

del set up sperimentale che occorre utilizzare, ma anche per una minore o maggiore invasività nei riguardi del modello animale, facendo variare di conseguenza anche le informazioni che è possibile ricavare. Per ciascuno di questi approcci il provino, costituito da un fascetto di fibre muscolari, viene stimolato a contrarsi mediante l’invio di uno stimolo elettrico, generalmente costituito da impulsi di breve durata (da 0,1 ms a 1 ms) con frequenze che variano dal singolo impulso fino a pacchetti d’impulsi a 200 Hz. La risposta contrattile del tessuto è acquisita mediante opportuni trasduttori di forza e/o posizione e, secondo quale variabile si decida di controllare, è possibile eseguire test di misura isometrici o isotonici. La tecnica di misura in vivo ha il vantaggio di non richiedere il sacrificio dell’animale, permettendo quindi di poter eseguire successive misurazioni sullo stesso tessuto a distanze di

tempo prefissate. Per contro, tali misure coinvolgono generalmente anche distretti muscolari contigui e non permettono quindi di analizzare la funzionalità di uno specifico muscolo. La tecnica in situ prevede, invece, la misura della funzionalità di un singolo distretto muscolare, distaccato dal contesto circostante ma tenuto parzialmente collegato al modello animale. Tale tecnica ha il vantaggio di permettere ancora la perfusione del sangue nel tessuto, ma ha lo svantaggio di essere piuttosto invasiva e di non garantire, quindi, un’elevata ripetibilità delle misure. Infine, la tecnica di misura in vitro prevede l’espianto del tessuto da analizzare e il suo posizionamento in un apposito bagno contenente una soluzione isotonica a temperatura e ossigenazione controllata, per simulare al meglio le condizioni fisiologiche naturali. Tale tecnica ha il chiaro svantaggio di far riferimento alle proprietà di un tessuto che non si trova più nel sito fisiologico di origine, ma ha il grande beneficio di permettere la misura su un distretto muscolare ben determinato e di presentare una minore complessità nella preparazione del provino rispetto alle tecniche in situ. Grazie a tali vantaggi la tecnica di misura in vitro è in grado di garantire un’elevata ripetibilità e risulta oggi l’approccio sperimentale maggiormente utilizzato nella ricerca biomedica.

DIMA – Dipartimento Ingegneria Meccanica e Aerospaziale, Università “La Sapienza”, Roma zaccaria.delprete@uniroma1.it

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GLI ALTRI TEMI

IL SET-UP SPERIMENTALE PER LE MISURE IN VITRO Il sistema di misura messo a punto nei laboratori di Misure Meccaniche della SAPIENZA permette dunque la misura in vitro della funzionalità biomeccanica del tessuto muscolare murino. L’hardware è composto da due dispositivi fondamentali: un attuatore/trasduttore Aurora Scientific Inc. 300B, controllabile sia in forza che in posizione, con una sensibilità di 0,3 mN sulla misura/attuazione della forza e di 1 µm sulla misura/attuazione della lunghezza, e da un elettrostimolatore ASI 701B capace di erogare stimoli elettrici d’intensità fino ad 1 A con durata e frequenza programmabili a piacere. Un calcolatore, equipaggiato con una scheda di acquisizione ad alte prestazioni, NI PCIe-6353, comanda e sincronizza il funzionamento degli strumenti grazie

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Figura 1 – Schema e immagine della catena di misura proposta

a un programma sviluppato in LabViewTM 2011. Un oscilloscopio digitale Tektronix TDS2014 dotato di sample rate massimo pari a 1Gs/s è stato usato per validare le proprietà metrologiche del set up e, durante l’esecuzione degli

esperimenti, è stato posto in parallelo al sistema di acquisizione per avere l’esperimento sotto controllo in tempo reale. Il braccetto a motore passopasso dell’attuatore/trasduttore è stato alloggiato su un pannello accessorio (Fig. 1) atto a garantire al pro-

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RISULTATI SPERIMENTALI

Le verifiche delle prestazioni del set up sperimentale qui proposto sono state effettuate mediante l’oscilloscopio digitale e hanno riguardato principalmente la temporizzazione e la sincronizzazione dei segnali generati e acquisiti dal calcolatore. Tali controlli si sono resi necessari visto l’elevato numero e la frequenza dei segnali da sincronizzare. Per stimolare il muscolo, ad esempio, è necessario generare pacchetti ripetuti d’impulsi elettrici della durata di 100 µs con frequenze fino a 200 Hz. I risultati sperimentali hanno evidenziato come la temporizzazione fra treni successivi di stimolazione presenti un errore inferiore allo 0,003%, mentre tutti i segnali generati e acquisiti risultano sincronizzati tra loro a meno di un errore inferiore allo 0,1%. All’interno di un progetto di ricerca (finanziato da Telethon) volto a valutare il ruolo della muscolatura scheletrica nella patogenesi della Sclerosi Laterale Amiotrofica, con il sistema descritto è stata effettuata un’importante campagna sperimentale per la caratterizzazione funzionale del tessuto muscolare di un nuovo modello animale transgenico di questa grave patologia: l’MLC/SOD1G93A, generato presso i laboratori di Istologia ed Embriologia Medica della SAPIENZA di Roma. I risultati dei test isometrici hanno mostrato come il muscolo extensor digitorum longus (EDL) del modello transgenico presenta una ridotta capacità contrattile in termini di forza massima e forza specifica (Fig. 2). Il tessuto affetto

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vino il corretto posizionamento nella soluzione isotonica. Due elettrodi di platino immersi all’interno del bagno fisiologico trasmettono al provino, per mezzo della soluzione stessa, gli impulsi elettrici provenienti dall’elettrostimolatore. Mediante il set up così realizzato è possibile effettuare misure assai ripetibili conservando il tessuto in buone condizioni di vitalità per un periodo di almeno 4 ore dal momento dell’espianto. Il tessuto analizzato ha generalmente una dimensione longitudinale di pochi mm e una sezione trasversale di circa 1 mm2, e viene montato in macchina immediatamente dopo il prelievo dal modello animale. Un’estremità del provino è bloccata da un morsetto fisso solidale con il pannello accessorio, mentre l’altra estremità è collegata al braccetto mobile dell’attuatore mediante un filo di nylon di cedevolezza trascurabile. Ricorrendo alla capacità dell’attuatore/trasduttore di passare in maniera continua dal controllo in forza al controllo in posizione (e viceversa) è stato implementato un software di comando in grado di attuare molteplici sequenze di stimolazione. La possibilità d’inglobare in un unico protocollo un numero ragguardevole di test, senza dover procedere al riposizionamento del provino sul macchinario o addirittura ricorrere alla sua sostituzione, ha permesso di ridurre a livelli trascurabili l’influenza della manualità dell’operatore e di elevare, quindi, la ripetibilità delle misure effettuate. Il protocollo principale (Del Prete et al., 2008) prevede difatti la misura di ben nove parametri contrattili, sia isometrici che isotonici, in un tempo di soli 30’, un tempo decisamente breve per questa tipologia di esperimenti. Nello specifico, il protocollo permette di misurare la dinamica di contrazione del tessuto in seguito a stimolazione con singolo impulso (time to peak e half relaxation time), la forza di strappo (twitch), la forza massima (da cui è possibile calcolare la forza specifica), l’andamento della potenza in funzione della forza e della velocità di accorciamento mediante costruzione della Curva di Hill e, infine, l’andamento del lavoro e della potenza durante una fase di fatica isotonica.

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dalla malattia non è quindi più “debole” solo in conseguenza di una riduzione della massa muscolare, ma presenta anche un deficit funzionale intrinseco. Tale evidenza è stata confermata mediante analisi ultra-strutturale effettuata con il microscopio elettronico, analisi che ha permesso di riscontrare importanti alterazioni a livello cellulare delle fibre in questione. Una sperimentazione più approfondita della risposta contrattile è stata effettuata mediante l’esecuzione di test isotonici: durante una contrazione isotonica il muscolo si accorcia con una velocità inversamente proporzionale al valore del carico resistente applicato. Gli esperimenti da noi condotti hanno evidenziato come i muscoli MLC/SOD1 presentano una velocità di accorciamento ridotta per sei valori di carico resistente su un totale di otto analizzati (Fig. 3.a). A partire da questi valori, mediante interpolazione iperbolica, si è ricavata l’importante relazione forza-velocità di accorciamento (curva di Hill) per tutto il campo delle forze (Fig. 3.a), e da questa è stato infine calcolato l’andamento della potenza (Fig. 3.b). Il tessuto muscolare del modello transgenico della SLA ha evidenziato una ridotta capacità di generare potenza lungo tutto il campo delle forze, e il valore della potenza massima presenta una riduzione media del 44%. Un secondo test isotonico, volto ad affaticare il tessuto muscolare mediante una serie di accorciamenti ravvicinati contro un carico resistente costante, ha evidenziato come i muscoli MLC/SOD non solo presentino una

Figura 2 – Proprietà isometriche del muscolo EDL transgenico (MLC/SOD) rapportate ai valori di controllo (WT): forza massima (a) e forza specifica (b). Media ± SEM, n>10

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Figura 3 – Proprietà isotoniche del muscolo EDL transgenico (MLC/SOD) rapportate ai valori di controllo (WT): (a) curva di Hill media, sovrapposta ai punti sperimentali, media ± SEM, n>10; (b) andamento della potenza generata da un singolo muscolo; (c) lavoro sviluppato durante la fase di fatica isotonica, media ± SEM, n>10

minore resistenza all’affaticamento, ma effettuano da subito un lavoro notevolmente inferiore (Fig. 3.c). La campagna di misure eseguita con il nuovo set-up ha fornito risultati congruenti con i risultati ottenuti da altri gruppi di ricerca di biologia molecolare, cellulare e ultrastrutturale, permettendo così di ottenere un quadro completo e coerente del modello animale proposto. Il lavoro scientifico complessivo che ne è scaturito (Dobrowolny et al., 2008) ha contribuito ad approfondire ulteriormente il ruolo della muscolatura scheletrica nella patogenesi della SLA, evidenziando come il tessuto muscolare non risulti essere solamente una vittima della degenerazione dei motoneuroni, ma sia esso stesso un bersaglio primario della patologia. Tale evidenza ha dato il via a nuovi studi più approfonditi e ha aperto la porta ad approcci differenti per la ricerca di possibili terapie. PROPOSTA DI NUOVE TECNICHE DI MISURA AVANZATE

Lo scopo del lavoro è stato quello di mettere a punto un set up sperimentale che permettesse la misura in vitro dei più importanti parametri di contrattilità muscolare, in un unico esperimento e in tempo quanto più rapido possibile, senza la necessità d’intervenire sul provino durante l’esecuzione del test. La capacità del sistema di generare segnali affidabili e ripetibili è stata validata a priori, e i risultati

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ottenuti hanno mostrato come ogni campione venga effettivamente stimolato con il medesimo protocollo a meno di un errore trascurabile. Un sistema di misura riprogrammabile e così versatile ha già permesso di eseguire numerose misure in collaborazione con importanti gruppi di ricerca in biologia e biotecnologie. È attualmente allo studio la possibilità d’implementare il set up proposto per misurare la funzionalità della giunzione neuromuscolare. L’esperimento prevede il confronto della risposta del tessuto in seguito a stimolazione indiretta, attraverso la soluzione fisiologica come descritto in questo lavoro, con la risposta del tessuto in seguito a stimolazione diretta attraverso il nervo a esso collegato. Ipotizzando un’alterata funzionalità della giunzione neuromuscolare, diverrebbe quindi possibile studiare le eventuali differenze nella combinazione dei parametri funzionali delle risposte contrattili. Tale tecnica potrebbe fornire uno strumento veramente innovativo nello studio delle patologie neuromuscolari degenerative. BIBLIOGRAFIA

1. Brooks, S.V. and Faulkner, J.A. (1988) Contractile properties of skeletal muscles from young, adult and aged mice. The Journal of Physiology 404, 71-82. 2. Del Prete, Z., Musaro, A., and Rizzuto, E. (2008) Measuring mechanical properties, including isotonic fati-

gue, of fast and slow MLC/mIgf-1 transgenic skeletal muscle. Annals of Biomedical Engineering 36, 12811290. 3. Dobrowolny, G. et al. (2008) Skeletal Muscle Is a Primary Target of SOD1(G93A)-Mediated Toxicity. Cell Metabolism 8, 425-436. 4. Lynch, G.S. et al. (2001) Force and power output of fast and slow skeletal muscles from mdx mice 6-28 months old. The Journal of Physiology 535, 591-600. Emanuele Rizzuto è laureato in Ingegneria Meccanica, ha conseguito il Dottorato di Ricerca in Scienze e Tecnologie Cellulari ed è attualmente assegnista di ricerca presso il laboratorio di Misure Meccaniche del DIMA dell’Università La SAPIENZA di Roma. Si occupa di misure biomeccaniche su tessuto muscolare e connettivo fin dagli studi intrapresi durante il proprio Dottorato di Ricerca. Zaccaria Del Prete è professore di Misure Meccaniche e Termiche presso il DIMA dell’Università La SAPIENZA di Roma. Si è perfezionato nelle Misure in ambito Biomedico presso l’Università del Massachusetts (USA) e si è occupato di Misure Meccaniche in vari ambiti di ricerca e industriali tra cui i più recenti sono l’ingegneria tissutale e i sistemi di produzione e utilizzazione dell’energia.

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MISURE DIMENSIONALI CON SOLUZIONI INNOVATIVE a cura di Massimo Mortarino

Strumenti per verificare la qualità di prodotti e processi Tavola rotonda “virtuale” con autorevoli esperti

dell’affidabilità, della rapidità di risposta alle esigenze del committente, al pari di ogni altro investimento e non certamente quale semplice obbligo (cogente e non) da soddisfare passivamente. Questi investimenti possono, anzi “devono” portare ritorni concreti a fronte di determinati impegni economici e organizzativi: ma come? a quali condizioni? con che tipo d’impegno? Queste sono le principali indicazioni che migliaia di decisori e responsabili tecnici delle nostre aziende manifatturiere si attendono da parte di colleghi che hanno già percorso parte di questa stessa straRIASSUNTO da dell’innovazione e da parte di Sulla scorta dei riscontri favorevoli ricevuti dai lettori, Tutto_Misure proprimarie società fornitrici di soluziopone anche per il 2013 quattro Tavole Rotonde Virtuali, che vedono autoni, strumenti e tecnologie che esporrevoli esperti impegnati a discutere tematiche di assoluto interesse e attuaranno le loro più recenti novità ad lità. Questa prima Tavola Rotonda è focalizzata sulle “Misure dimensioAFFIDABILITÁ & TECNOLOGIE nali con soluzioni innovative”, in linea con le esigenze delle aziende 2013. Proprio ad alcuni prossimi manifatturiere impegnate ad aumentare il valore della propria offerta per espositori della “due giorni toriessere competitive. nese dell’Innovazione compeLe prossime tre Tavole Rotonde in programma sono: Affidabilità nell’etitiva” abbiamo chiesto di regalarlettronica – Sensori e sistemi di acquisizione dati per il testing e i conci qualche anticipazione riguardantrolli – Misure e prove per la caratterizzazione dei materiali. te, da un lato, lo stato dell’arte e il contesto applicativo delle Misure dimensionali con soluzioni MISURE DIMENSIONALI innovative in ambito industriale INNOVATIVE PER PRODOTTI e, dall’altro, l’evoluzione tecnologiE PROCESSI DI QUALITÁ ca degli strumenti e sistemi dedicati. È ormai alle porte (17/18 aprile, a Nelle loro risposte sono contenute Torino, presso Lingotto Fiere) la settiinformazioni puntuali e aggiornate ma edizione di AFFIDABILITÁ & TECper chi deve indirizzare e governare NOLOGIE(www.affidabilita.eu), i progetti di cambiamento all’interno la manifestazione italiana focalizzadelle nostre aziende manifatturiere, ta sui Metodi, Soluzioni e Tecnologie presentando il reale valore di soluper l’Innovazione Competitiva, che zioni ancora poco diffuse (o, comunda sempre dedica estrema attenzioque, adottate più per accontentare il ne alle Misure, Prove e Controlli e, a committente che a fronte di una scelpieno titolo, può vantarsi di essere sono ormai entrati nella “hit parade” ta d’investimento consapevole e la più importante mostra di strumen- degli strumenti prioritari a dispositi, soluzioni e servizi in quest’ambi- zione delle imprese che perseguono to. l’innovazione competitiva e gestiscoÈ un successo tutt’altro che sorpren- no i controlli, le misure e le prove in dente, dato che i temi in questione ottica d’incremento della qualità, mmortarino@affidabilita.eu DIMENSIONAL MEASUREMENTS WITH INNOVATIVE SOLUTIONS Encouraged by the appreciation of the readers, Tutto_Misure offers also for 2013 four “Virtual” Round Tables. This is the first of them, dealing with “Dimensional measurements with innovative solutions”, and represents an actual and important topic for all manufacturers who wish to increase the value of their products for increased competitivity. Our aim is to focus the state of art, the possible evolution and the real advantages for all manufacturers who wish to approach controls and measurements as an opportunity, making reasoned and informed choices for a true competitive improvement. In the next issues, Tutto_Misure will contain three other interesting Round Tables: “Reliability in Electronics”, “Sensors and data acquisition systems for tests and control”, “Measurements and Tests for material characterization”.

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D: Le aziende manifatturiere italiane, volenti o nolenti, sembrano sempre più attente alle soluzioni innovative mirate a garantire la qualità dimensionale dei propri prodotti e processi, a volte investendo in questo ambito anche in periodi di tagli selvaggi… Conferma questa nostra sensazione? (M. Caccia) Secondo noi, non sono solo alcuni settori che dovrebbero prestare attenzione a politiche d’investimento, ma tutte le aziende che desiderano collaborare con i mercati tecnologicamente avanzati. Offrire la propria collaborazione, o i prodotti della propria azienda, a mercati tecnologicamente avanzati richiede di essere dotati di strumenti metrologici all’avanguardia e adeguati. Quindi, i settori che dovrebbero prestare massima attenzione a politiche d’investimento di strumenti di misura, prima di tutto sono quelli che desiderano operare e fornire i prodotti o servizi ai mercati tecnologicamente avanzati. Le aziende italiane che puntano a internazionalizzare il loro mercato, dovrebbero a nostro avviso mirare ai mercati tecnologicamente più avanzati.

A titolo di esempio, se un’azienda vuole fare un prodotto per la Germania non avendo strumenti di analisi adeguati all’aspettativa del cliente tedesco, si può trovare in difficoltà.

NEWS

Nel nostro caso, in particolare, il contributo che diamo è effettivamente la possibilità di fare un prodotto di buona qualità in tempi molto migliori.

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ragionata), a causa di una scarsa specifica cultura da parte dell’utenza e, a volte, della rapida evoluzione delle proposte presentate sul mercato. Hanno partecipato a questa Tavola Rotonda Virtuale: – Massimo Caccia (GOM Italia – Amministratore Unico) – Luciano Ferrari (CARL ZEISS – Sales Manager Div. Metrologia Industriale) – Roberto Rivetti (Renishaw – Amministratore Delegato) – Levio Valetti (Hexagon Metrology – Marketing & Communications Manager, Commercial Operations Italy)

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NUOVO SISTEMA DI MISURAZIONE DIMENSIONALE La serie IM-6500 di Keyence è un dispositivo di misura che può competere con proiettori di profilo, microscopi di misura o macchine di misura CNC automatiche. Il concetto di misura dimensionale della serie IM6500 utilizza un’avanzata tecnologia dellímmagine, permettendo a qualsiasi utente di eseguire misure affidabili in un tempo minimo e con maggiore precisione. È sufficiente disporre un particolare sul piano di misura e premere un pulsante, per misurare fino a 99 dimensioni in tre secondi con precisioni fino a 0,7 micron, senza complessi posizionamenti, né rischi di variazioni o deviazioni delle misure fra i singoli operatori. La semplicità dúso della serie IM-6500 permette un forte risparmio sui costi rispetto ai processi di misura tradizionali. Il doppio obiettivo telecentrico, con un diametro di 100 mm, permette di misurare contemporaneamente tutti i punti di controllo. Con questa tecnologia diventa possibile acquisire pixel senza distorsione dímmagine. I dati di misura possono essere memorizzati in digitale. Tali file possono essere esportati verso altre sorgenti, poiché la serie IM utilizza un comodo sistema di gestione dati basato su PC. È possibile misurare molte caratteristiche, come diametri interni, filettature circolari e angoli che in precedenza erano difficili da misurare con i metodi tradizionali con un rischio ridotto di errori da parte dellóperatore. Il sensore di temperatura incorporato permette di installare la serie IM6500 pressoché ovunque in un impianto di produzione. Per ulteriori informazioni: www.keyence.it/IM E-mail: keyence@keyence.it

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stria aeronautica, più internazionale da sempre, opera sempre di più attraverso joint venture tra grandi gruppi nel mondo.

cisione dovranno porre estrema attenzione alle dinamiche del mercato, le cui variazioni si fanno sempre più repentine. Un altro settore potenzialmente coinvolto potrebbe essere quello dello stampaggio di articoli tecnici in plastica: i tempi di sviluppo, sempre più incalzanti, richiedono l’impiego di tecnologie altamente sofisticate e all’avanguardia, che possano risolvere in modo efficiente e veloce i problemi di misura. Qui detengono un ruolo fondamentale le macchine multisensore e l’innovativa applicazione della tomografia alla misura dimensionale.

(R. Rivetti) Investire in tecnologie speciali significa innovare, e sicuramente i settori dove la necessità d’innovare è più forte, come l’aerospace, l’automotive, il navale e il ferroviario, sono quelli maggiormente sensibili all’argomento. Detto questo, è anche vero che uno scenario di crescente internazionalizzazione come quello attuale porta ogni settore a dover ripensare al meglio le proprie politiche d’investimento in tecnologie speciali allo D: Quali sono, oggi, le tecnoscopo di potersi mantenere attuali e logie più mirate sulle misure competitivi sul mercato. dimensionali innovative e quali i settori che possono (L. Ferrari) Sicuramente i settori maggiormente beneficiare di automotive e della meccanica di pre- tali proposte?

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(L. Valetti) Abbiamo assistito, nei recenti anni di crisi economica e industriale, a una crescita dell’attenzione alla qualità del prodotto da parte di tutta l’industria manifatturiera, sia nei confronti del prodotto finito, sia attraverso tutta la filiera produttiva. Non c’è, quindi, una vera e propria distinzione settoriale tra chi deve investire in qualità e chi no. Essenzialmente chi ha un prodotto di qualità ha buone probabilità di rimanere sul mercato, non c’è più spazio per la seconda scelta. La maggioranza delle aziende che hanno superato il 2009 lo hanno fatto oltrepassando i confini nazionali, sia per trovare nuovi clienti sia per seguire l’internazionalizzazione dei loro clienti acquisiti. L’industria dell’automobile, dalla quale dipendono innumerevoli subfornitori, ha spostato i propri assi nei paesi emergenti mentre l’indu-

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GLI ALTRI TEMI

SISTEMA DI ACQUISIZIONE DATI UNIVERSALE System 8000 di Micro-Measurements è un nuovo sistema di acquisizione dati versatile destinato a prove statiche e dinamiche. Il sistema di base comprende uno scanner con otto canali di acquisizione dati, espandibile fino a 16 scanner per un massimo di 128 canali. Ogni canale può essere configurato, via software, per ingressi da estensimetri e trasduttori basati su estensimetri, termocoppie e sensori in tensione. I canali estensimetrici accettano configurazioni a quarto, mezzo e ponte intero con completamento ponte per 120 , 350 e 1000 ohm. I dati vengono elaborati tramite un avanzato processore di segnale digitale e il filtraggio viene eseguito con filtri Finite Impulse Response (FIR) per garantire un’eccellente reiezione del rumore e una stabilità e precisione di misura insuperabili. Lo scanner modello 8000-8-SM comunica con un computer (PC) tramite una connessione Ethernet. Il software StrainSmart® permette di configurare, controllare e acquisire i dati provenienti dal System 8000.

Nel kit di riferimento per il programmatore sono inclusi driver di documentazione, esempi di programmazione e strumenti di supporto allo sviluppo di software personalizzato. Caratteristiche System 800 • Sensori supportati: Estensimetri (quarto, mezzo e ponte intero) – Trasduttori estensimetrici – Segnali in tnsione ad alto livello – Termocoppie • Campionamento simultaneo a 24 abit • Velocità di acquisizione fino a 1000 misure/sec/ canale • Filtri flessibili Finite Impulse Response (FIR) • Compatto, robusta custodia in alluminio • Architettura Ethernet • Scheda di Auto-calibrazione con sorgente riferibile NIST • Alimentazione DV 10-32 Vdc o a rete • Uscita relè per controllare un hardware esterno Per ulteriori informazioni: www.luchsinger.it

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(L. Valetti) La metrologia è strettamente dipendente dalle tecnologie produttive e dalle innovazioni tecnologiche nelle lavorazioni e nei materiali. Noi costruttori di sistemi di misura siamo, nel ciclo produttivo, il giudice imparziale a cui è richiesto di verificare la qualità dimensionale di un prodotto e di un processo: entrambi questi elementi hanno modaLa comprovata e consolidata serie ATOS lità, tecnologie e caratteristiTriple Scan è stata ampliata con il nuovo modello ATOS che ben definite e il nostro Triple Scan 12M. Grazie a due fotocamere compito è quello di validarcon una risoluzione di 12 megapixel, Triple Scan le, adeguando a esse gli e la tecnologia Blue Light, ATOS Triple Scan 12M permette di combinare un’elevata risoluzione strumenti dei quali ci serviacon un’alta qualità dei dati per realizzare applicazioni mo. Questo vale per le archicomplesse (GOM Italia) tetture dei sistemi di misura, per i sensori e per il software applicativo. (M. Caccia) Per noi, l’evoluzione Guardando alle architetture è ormai della tecnologia è soprattutto un chiaro come le macchine di misura radicamento della nostra tecnologia tradizionali abbiano raggiunto una nel processo industriale. Questo vuol maturità più che consolidata, e codire che la nostra meta è di adatta- me gli sviluppi si concentrino essenre sempre di più la tecnologia GOM zialmente sull’ottimizzazione delle all’esigenza dei mercati più impor- prestazioni e sullo sviluppo di nuovi tanti, ovvero, automotive, aerospace sensori, più precisi e più versatili. C’è molta attenzione ai sensori ottie consumer goods. Un trend che abbiamo iniziato a ci, che hanno la potenzialità di osservare è la crescente domanda di migliorare enormemente l’efficienza automazione anche nella metrologia del sistema di misura, ma contempoottica. L’automazione sta continuan- raneamente non hanno ancora ragdo a crescere come strumento sem- giunto la precisione dei sistemi tattipre più importante nei processi indu- li. striali. GOM offre soluzioni innova- Il software di misura continua la sua tive, che consentono alle aziende instancabile evoluzione specializd’integrare perfettamente la metrolo- zandosi sempre più e adeguandosi gia ottica nei loro processi automa- a nuove applicazioni: oggi si misura tizzati. Con le soluzioni metrologi- molto di più e si misura tutto. Si scoche di GOM, l’analisi in tutta la prono quotidianamente nuovi ambiti catena di processo diventa parte applicativi, e le sempre più versatili integrante della garanzia di qualità tecniche di rilievo dimensionale e ricostruzione matematica di oggetti nei processi produttivi. Uno dei nuovi prodotti d’eccellenza e forme fanno sì che non solo l’induper soddisfare le nuove esigenze di stria manifatturiera si rivolga a noi, automazione è L’ATOS ScanBox che ma anche realtà operanti nella ricerè una cella di misura pronta all’uso ca, nella cultura e nell’intrattenimenper l’analisi e la digitalizzazione 3D to, che possono trovare negli strucompletamente automatica. L’ATOS menti fino a ieri riservati ai “meccaScanBox combina componenti indu- nici” soluzioni per i settori più imstriali ottimizzati, mobilità e massi- pensati. ma sicurezza in una macchina di misura 3D standard pronta alla con- (R. Rivetti) L’evoluzione delle tecnologie continuerà a fare la parte segna.

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del leone negli scenari futuri. Di pari passo si procederà con l’introduzione di queste nuove tecnologie in nuovi e diversi ambiti di applicazione che, obbligatoriamente, apriranno la strada a nuovi mercati. È un mondo in continua evoluzione e l’innovazione applicata in ogni ramo d’azienda contribuirà a sostenere le imprese in questo percorso. (L. Ferrari) La tomografia giocherà un ruolo fondamentale in futuro: ZEISS sta intensificando la propria ricerca esattamente in questo specifico settore applicato alla metrologia (da qui il termine metrotomografia), puntando sull’ampliamento del proprio parco prodotti e delle applicazioni in ambito industriale. Particolare attenzione verrà dedicata all’implementazione in isole robotizzate, in grado di fornire informazioni significative sulla qualità dimensionale e strutturale, interna ed esterna, dell’intero particolare. D: Veniamo alle novità concrete disponibili per le aziende manifatturiere: che cosa presenterà la vostra azienda di realmente innovativo/competitivo nel contesto della prossima edizione di AFFIDABILITÁ & TECNOLOGIE? (M. Caccia) Innanzitutto concordiamo anche noi che è in corso una crescita di richieste industriali, in particolare riteniamo che la metrologia ottica avrà una crescita. Come è stato osservato, il trend già nell’anno 2011 era positivo, in crescita nell’anno 2012, e riteniamo che continuerà nel 2013. Cosa proporremo di realmente distintivo e competitivo? Visto il grande successo della tecnologia a Tripla Scansione che ha avuto una forte diffusione nello scorso anno, GOM ha sviluppato una nuova versione ATOS Triple Scan di punta, nata per esigenze di elevata qualità altamente competitive, che verrà presentata alla fiera A&T. La comprovata e consolidata serie ATOS Triple Scan è stata ampliata con il nuovo modello ATOS Triple

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GLI ALTRI TEMI

back diretto all’u- dei marcatori e delle caratteristiche tente. vengono definiti il movimento e la N a t u r a l m e n t e , deformazione dell’oggetto in queATOS Triple Scan stione. 12M sfrutta tutti i vantaggi della (L. Valetti) La gamma di prodotto famiglia ATOS Tri- proposta da Hexagon Metrology ple Scan, compre- attraversa tutti i settori applicativi sa la tecnologia della moderna industria, Si va dalle Triple Scan di soluzioni tradizionali (macchine di GOM & Blue misura a coordinate a portale, gantry e a braccio orizzontale) ai sistemi di Light. GOM presenterà misura di altissima precisione per il inoltre la nuova collaudo di geometrie complesse, ai versione del soft- sistemi di misura portatili quali bracci ware di misura articolati e laser tracker, ai sistemi GOM Inspect con per fotogrammetria impiegabili sia in il nuovo modulo modo manuale che integrati in celle TRITOP che con- robotizzate. Alla elevata competitiviTRITOP Deformation consente un utilizzo più rapido, più semplice sente un utilizzo tà di ciascuna delle soluzioni si unie più efficace. Il sistema portatile TRITOP misura le coordinate più rapido, sem- sce una piattaforma software comudi oggetti tridimensionali in maniera rapida e precisa. plice e più effica- ne, che permette all’utilizzatore di Con il sistema TRITOP possono essere eseguiti con facilità i lavori di misurazione solitamente effettuati da macchine di misura ce della fotogram- gestire tutti i sistemi di misura in tattili a coordinate 3D (GOM Italia) metria. Il sistema modo analogo, condividere i risultati, portatile TRITOP ottimizzare la programmazione delle Scan 12M. Grazie a due fotocame- misura le coordinate di oggetti tridi- macchine automatiche e semplificare re con una risoluzione di 12 mega- mensionali in maniera rapida e pre- l’addestramento e l’intercambiabilità pixel, Triple Scan e la tecnologia cisa. Con il Blue Light, ATOS Triple Scan 12M sistema TRIpermette di combinare un’elevata TOP possoora risoluzione con un’alta qualità dei no dati per realizzare applicazioni essere eseguiti con complesse. i ATOS Triple Scan 12M offre un’alta facilità di risoluzione dei dettagli, è particolar- lavori mente adatto per le applicazioni misurazioimpegnative (quali ad esempio parti ne solitacomplesse stampate a iniezione o mente effetda realizzate in fusione) o per l’analisi tuati delle pale, dove l’analisi di precisio- m a c c h i n e ne dei bordi di entrata e di uscita ha di misura tattili a un’importanza fondamentale. Come tutti gli scanner 3D ATOS, coordinate ATOS Triple Scan 12M utilizza la 3D. comprovata tecnologia GOM delle Il modulo telecamere per combinare un’eleva- T R I T O P tissima qualità dei dati e la sicurez- D e f o r m a conza del processo. Ciascuna delle due tion di telecamere acquisisce 12 milioni di sente punti di misura in ogni scansione r i l e v a r e offrendo così una densità e una qua- m o l t e p l i c i lità dei dati senza precedenti. La tec- s i t u a z i o n i nologia GOM delle telecamere di carico di garantisce la sicurezza del processo un oggetto. Il laser tracker Leica AT901, equipaggiato con lo scanner laser T-Scan, monitorando costantemente il siste- A partire è in grado di rilevare e ricostruire matematicamente superfici complesse ma di misura e le modifiche ambien- dallo spocon grande rapidità, per operazioni di reverse engineering tali, così come fornendo un feed- s t a m e n t o e verifica della qualità dimensionale (Hexagon Metrology)

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del personale addetto alle operazioni di collaudo dimensionale. Il vero carattere distintivo è quindi la completezza di gamma unita alla uniformità di utilizzo.

mica con cuscinetti ad aria, encoder ad altissima risoluzione e con capacità di scansione a 5 assi, Revo™ utilizza la luce laser per mantenere sotto controllo la posizione della punta dello stilo e, grazie alla massa ridotta e all’elevata risposta in frequenza, è in grado di seguire velocemente le variazioni della geometria del pezzo senza l’introduzione di dannosi errori dinamici. PH20 è una testa di misura che si muove in continuo su 5 assi da installare su macchine di misura, anche tramite retrofit. Le sue caratteristiche le permettono di misurare in maniera accurata sino a 3 volte più velocemente dei sistemi tradizionali. Per le misure su macchina utensile, invece, la sonda estensimetrica RMP600 permette di ottenere misure affidabili anche in ambienti gravosi quando si ha bisogno di misurare

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(R. Rivetti) Le misure dimensionali e, più in generale, il controllo della qualità hanno assunto un peso sempre crescente all’interno del processo produttivo. La necessità maggiore è quella di realizzare misure precise, con un processo ripetibile e il più velocemente possibile. All’interno della gamma Renishaw troviamo alcuni prodotti che si distinguono rispetto alle tecnologie tradizionali. Revo™ è il capostipite di una famiglia di sistemi di misura e ispezione rivoluzionari da installare su macchina di misura che hanno cambiato gli standard industriali per i sistemi di scansione. Una testa dina-

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CONTENITORI DI COMANDO ALTAMENTE FUNZIONALI ED ERGONOMICI Per tutte le applicazioni in ambito di supervisione, controllo e comando dei sistemi industriali, Rittal dispone di un’ampia gamma di soluzioni innovative e performanti, come i nuovi sistemi a braccio portante CP e le Industrial Workstation. Le nuove serie di sistemi a braccio portante, disponibili nelle versioni 60/120/180 a seconda della caricabilità del sistema espressa in Kg, hanno in comune una lunghezza dello sbraccio di 1250 mm e il design innovativo. I sistemi CP sono studiati per ottimizzare la gestione dei cavi, grazie alla nuova sezione del profilo in alluminio e, per i casi più critici, a una soluzione con coperchio asportabile, che offre anche la possibilità di separare i cavi di trasmissione dati da quelli di alimentazione, grazie alla sezione a “X”.Tutti i giunti sono perfettamente compatibili con i contenitori di comando e possono essere montati direttamente sul contenitore (sistemi 60 e 120) oppure tramite un adattatore (sistema 180). Le Industrial Workstation si prestano alla realizzazione di postazioni di comando adatte a tutti i comparti industriali e particolarmente performanti dal punto di vista dell’ergonomia e della

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piani inclinati, di fare misure vettoriali o, più semplicemente, di utilizzare stili lunghi. Può essere utilizzata con il software OMV per la verifica dimensionale direttamente sulla macchina utensile. Equator è il nuovo sistema Renishaw che offre un’alternativa versatile ai calibri fatti su misura e consente d’ispezionare i pezzi lavorati con una flessibilità senza paragoni. È rapido e capace di misurare forme complesse con il vantaggio di poter modificare i programmi per adattarsi a qualsiasi cambiamento nel design del pezzo. (L. Ferrari) Le esigenze legate al controllo qualità si fanno sempre più stringenti e sono sempre più orientate verso l’automazione dei processi e la loro integrazione nel sistema produttivo: l’automazione quindi, è

funzionalità. Queste soluzioni di contenimento si adattano in modo ottimale ai requisiti funzionali e alle diverse condizioni ambientali, grazie alla disponibilità di una vasta gamma di elementi ed accessori tra cui selezionare quelli più utili a realizzare una postazione su misura per la propria applicazione. Le Industrial Workstation sono allestibili con diverse tipologie di contenitori di comando, elementi di giunzione, fondi, piani di lavoro, contenitori e sistemi a piedistallo. In tal modo è possibile ottenere un elevato grado di protezione, sicurezza meccanica e controllo degli accessi non autorizzati. I nuovi sistemi a braccio portante CP e le Industrial Workstation saranno protagonisti dell’area espositiva Rittal, Stand D10/D12, in occasione della prossima edizione di Affidabilità & Tecnologie, in programma a Torino il 17/18 aprile prossimi. Per ulteriori informazioni: www.rittal.it

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La misura con Revo è particolarmente apprezzata quando si devono verificare particolari complessi o con tempi di misura lunghi. Il vantaggio che se ne può ottenere in termini di tempo o in quantità e bontà delle misure è significativo (Renishaw)

la sfida industriale che l’Italia deve affrontare per restare competitiva a livello internazionale. Da oltre 10 anni ZEISS sviluppa macchine di misura CNC, progettate specificatamente per l’impiego diretto in officina, in grado di garantire, a ridosso del processo di produzione, le stesse prestazioni dei sistemi impiegati in sala metrologica. Come elemento distintivo, resta la grande competenza acquisita da ZEISS nell’integrazione delle proprie macchine in isole robotizzate e la sua capillare presenza sul territorio; in Italia ZEISS opera per mezzo di un team di tecnici specializzati in grado di offrire un servizio “chiavi in mano” e di soddisfare qualsiasi esigenza avanzata dal Cliente. ZEISS presenzierà alla manifestazione Affidabilità e Tecnologie con la nuova macchina di misura multisensore OInspect 322, il sistema “più piccolo” nell’ambito della propria gamma produttiva, capace di coniugare la scansione tattile e la misurazione ottica Zeiss.

PCB PIEZOTRONICS MIGLIORA LA CAPACITÀ DI PROGETTAZIONE ACUSTICA CON LA NUOVA CAMERA ANECOICA PCB Piezotronics, Inc., leader mondiale nella progettazione e produzione di microfoni, vibrazione, forza, coppia, carico, deformazione e sensori di pressione, così come pioniere della tecnologia ICP®, è lieta di annunciare il completamento dei propri impianti di prova supplementari per la progettazione del prodotto acustico. Una nuova state-of-the-art camera anecoica fornirà ulteriori ambienti a “campo libero” per testare nuovi progetti sui futuri microfoni. Le capacità interna migliora ulteriormente, dopo 30 anni di prove sui microfoni e relativi test di fabbricazione presso PCB®. “Abbiamo fatto questo investimento per migliorare la nostra

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GLI ALTRI TEMI

La nuova macchina di misura multisensore O-Inspect 322, capace di coniugare la scansione tattile e la misurazione ottica Zeiss (Carl Zeiss)

camera e con essa le capacità di misura sul rumore di fondo. La nuova camera anecoica ci permetterà di arrivare sul mercato più velocemente con nuovi progetti, migliorando la nostra correzione nel campo di prova e assicurando la piena rispondenza acustica alla Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC standard) in un lasso di tempo più breve. La nuova camera ci assisterà anche nei nostri programmi di analisi competitiva per il nostro test interno su tutta la linea di misura”, ha dichiarato Mark Valentino, Product Manager presso la casa madre. PCB® propone una serie completa di microfoni a condensatore prepolarizzati e preamplificatori. Alimentati da un condizionatore 2-20 segnale mA e utilizzando cavi coassiali standard, questi prodotti sono moderni e molto popolari a causa del notevole risparmio sui costi di alimentazione e di cablaggio. Il disegno (progetto) prepolarizzato può essere utilizzato anche con la stessa sorgente di corrente costante usata per accelerometri ICP®, minimizzando così il tempo di configurazione. In conformità con IEC 61094, i microfoni a condensatore prepolarizzati sono costruiti attorno alla tecnologia ICP®, tipologia specifica sul sensore che in PCB® abbiamo inventato! PCB® offre anche i tradizionali microfoni polarizzati esternamente, che necessitano però di un alimentatore a 200 V. Tutti i microfoni sono offerti con una garanzia “Total Customer Satisfaction”. Per ulteriori informazioni tecniche su tutti i prodotti del microfono, contattare PCB Piezotronics srl o visitare il sito www.pcb.com/acoustics

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ISUCCESSO MONDIALE PER IL SISTEMA DI VISIONE MANTIS

Lo stereo microscopio Mantis di Vision Engineering, fin dalla sua nascita 18 anni fa, è sempre stato un prodotto vincente e vanta oggi più di 150.000 sistemi venduti nel mondo. Quando nel 1994 fu prodotto il primo esemplare, nessuno immaginava che la tecnologia brevettata del nuovo visore stereo avrebbe ottenuto questo successo e questa popolarità. La sua elevata ergonomia ha fornito a ingegneri e tecnici il confort che richiedevano mentre conducevano le loro ispezioni, insieme a un’elevata precisione e produttività. Inizialmente Mantis venne usato principalmente nel settore elettronico, per ispezionare le saldature e la qualità dei componenti. Il vantaggio di avere un visore, al posto di una testa con i classici oculari, ha accresciuto la sua popolarità anche in altri settori, grazie alla riduzione della fatica durante l’ispezione visiva. Oggi Mantis è utilizzato in tutti i settori dove è richiesta l’ispezione ottica manuale: ingegneria di precisione, plastica, oreficeria, aerospaziale, medicale, tessile e farmaceutico. Oltre all’incomparabile ergonomia, Mantis offre ingrandimenti fino a 20x ed è quindi ideale per l’ispezione e il rework, rendendo semplice, con l’ampia distanza di lavoro, la manipolazione dei componenti e dei campioni. Lo stereo microscopio, ideale per chiunque voglia fare ispezioni ottiche, è disponibile con un’ampia gamma di configurazioni e accessori, inclusa la versione con telecamera. Per maggiori informazioni: www.visioneng.it/mantis

CAMPI E COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICA

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LA COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICA Carlo Carobbi1, Alessio Bonci1, Marco Stellini2, Michele Borsero3

Strumentazione di base nelle misure di EMC Caratterizzazione del sistema di misura SURGE tramite impulsi

ABSTRACT A simple and inexpensive method for the time-domain characterization of the measurement systems used for the calibration of the standard impulse generators for SURGE immunity tests is presented. The validity and general applicability of the method is demonstrated through an experimental investigation. RIASSUNTO Viene illustrato un metodo semplice ed economico per la caratterizzazione nel dominio del tempo dei sistemi di misura usati per la taratura dei generatori degli impulsi standard di SURGE. La validità e la generalità del metodo sono dimostrate attraverso un’indagine sperimentale. INTRODUZIONE

Nell’ambito della Compatibilità Elettromagnetica (EMC) per le prove d’immunità all’impulso di SURGE si utilizzano speciali generatori in grado di produrre forme d’onda transitorie che devono rispettare i requisiti definiti dalla norma [1] e riportati in Tab. 1. La stessa norma definisce anche i metodi di taratura e i requisiti di minima prestazione dei sistemi di misura (SM) usati per la taratura. È importante osservare che le caratteristiche di prestazione richieste riguardano la risposta dinamica del SM e sono espresse in termini di parametri nel dominio della frequenza, banda nominale e piattezza della risposta in frequenza, mentre le tolleranze in Tab. 1 sono espresse in termini di parametri nel dominio del tempo. Sfortunatamente la corrispondenza fra l’andamento

[4] e [5], il metodo della risposta impulsiva e convoluzione è valido anche per garantire la riferibilità dei risultati di misura. In pratica tale metodo consiste in due distinte fasi: 1. ottenere sperimentalmente la risposta impulsiva W(t) del SM tramite un impulso di stimolo (test) T(t) come rappresentato in Fig. 1. 2. valutare la distorsione indotta dal SM sull’impulso teorico standard attraverso una elaborazione numerica (convoluzione integrale). La condizione essenziale è che l’impulso di stimolo T(t) sia sostanzialmente unidirezionale e abbia una durata breve rispetto al tempo di salita dell’impulso standard a cui è associato il SM da caratterizzare. Il SM consiste usualmente in un trasduttore connesso a un oscilloscopio digitale tramite un cavo coassiale. Il trasduttore può essere un partitore di tensione, un resistore di shunt o un trasformatore di corrente per i quali la norma [1] specifica precisi requisiti a riguardo dell’impedenza d’ingresso.

nel dominio della frequenza del SM e la corrispondente distorsione nel dominio del tempo non è di facile interpretazione. La carenza di questa interpretazione diventa ancora più evidente ad esempio quando si tenta di valutare l’incertezza di misura. In questi casi ci si confronta con domande del tipo: “quanto l’ampiezza di banda e la piattezza della risposta in frequenza del sistema di misura si riflette sul tempo di salita, sulla durata e l’ampiezza del picco dell’impulso di SURGE misurato?”. In queste pagine proponiamo una modifica del metodo della convoluzione originariamente concepito per le tecniche di misura delle alte tensioni e le forti correnti [2]-[5] abbinato a quello della risposta impulsiva, trasferendolo nell’ambito della EMC a riguardo degli impulsi di SURGE. CoTratto da: C. Carobbi, A. Bonci, me sarà chiaro nel seguito, è imporM. Stellini, M. Borsero “Time-Domain tante osservare che, in accordo con

Tabella 1 – Parametri delle forme d’onda standard di surge IEC 61000-4-5

Ampiezza di picco

Tempo di salita

Durata

0,5-1-2-4 kV ± 10%

1,2 µs ± 30%

50 µs ± 20%

0,25-0,5-1-2 kA ± 10%

8 µs ± 20%

20 µs ± 20%

Characterization of the Surge, EFT/Burst, and ESD Measurement Systems” 1 Università di Firenze, Dip. Ingegneria dell’Informazione 2 Università di Padova, Dip. di Ingegneria dell’Informazione 3 I.N.Ri.M., Istituto Nazionale Ricerca Metrologica, Torino alessio.bonci@unifi.it

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Figura 1 – Sistema di misura (SM) sotto test. T(t): impulso di stimolo; W(t): risposta del SM

TECNICA DELLA CONVOLUZIONE Nota la risposta W(t) del SM dovuta al segnale di test impulsivo T(t), la tecnica della convoluzione consiste in: 1. Dividere W(t) per il fattore W0 ottenendo la funzione W0(t) definita come: W0 ( t ) =

W(t ) W0

(1)

dove W0 rappresenta la sua area calcolata come: ∞

W0 = ∫ W ( t )dt 0

(2)

2. Calcolare numericamente l’uscita Sout(t) come (vedi [3]): t

Sout ( t ) = ∫ Sin ( τ )W0 ( t − τ )dτ

(3)

dove Sin(t) è la forma d’onda dell’impulso teorico standard (ideale) all’ingresso del SM. 3. Confrontare Sout(t) con Sin(t) in modo da valutare la distorsione dell’impulso teorico dovuta al SM. L’efficacia del metodo è evidente in quanto si confronta direttamente l’uscita distorta Sout(t) con l’ingresso ideale Sin(t). Da quanto sopra esposto, le limitazioni di questo metodo sono essenzialmente dovute alle inevitabili non-idealità dell’impulso di stimolo T(t) che si ripercuotono all’uscita Sout(t) con la conseguenza che parte della distorsione è da imputare a questo e non al solo SM. Per questa ragione è necessario porre molta attenzione nella progettazione e nella realizzazione del

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A. SM tensione a circuito aperto Lo schema di principio del generatore d’impulsi di test T(t) utilizzato per caratterizzare il SM a circuito aperto (voltage SURGE) è rappresentato in Fig. 2. Il principio di funzionamento è il seguente: il generatore di alta tensione E (circa 3,5 kV) carica, tramite

generatore d’impulsi di test. Un altro aspetto del metodo da considerare è che la distorsione dell’uscita Sout(t) è valutata assumendo che in ingresFigura 2 – Schema di principio del generatore d’impulsi di test T(t) so al SM sia precaratterizzazione SM voltage SURGE. SG: spark gap BURNS sente un impulso tipoper 2027-60-BLF (600 V), E rappresenta il generatore di alta tensione 1 ideale Sin(t) . È piuttosto ovvio che la forma d’onda fornita dal gene- una resistenza di alto valore ratore sotto prova non debba essere (150 MΩ), un condensatore da 1 nF. tanto differente dall’ideale: per questo Quando la tensione ai suoi capi motivo si ipotizza che il generatore di supera il valore di soglia determinaSURGE in taratura fornisca degli to dai due spark gap (SG) in serie, impulsi conformi alla norma [1] con le essi si chiudono rapidamente ed il condensatore si scarica sulla resicaratteristiche riassunte in Tab. I. stenza di uscita (bleeder) a bassa impedenza. L’impulso di stimolo T(t) così generato risulta essere unidireAPPLICAZIONE DEL METODO zionale. L’impiego di due SG in serie Come noto, il generatore di SURGE crea un tempo di salita relativamente deve essere verificato sia in termini di basso (circa 12 ns), una breve duratensione a circuito aperto (alta impe- ta (circa 0,2 µs valutata al livello del denza > 10 kΩ [1]) sia in termini di corrente di cortocircuito (bassa impedenza < 2 Ω [1]). Questo implica l’uso di due differenti SM, pertanto si devono progettare e realizzare due differenti generatori d’impulsi di test T(t). Nelle figure che seguono e che riportano le forme d’onda sperimentali i punti corrispondono ai campioni acquisiti con l’oscilloscopio mentre il tratto continuo descrive le Figura 3 – Impulso di tensione di test T(t) utilizzato forme d’onda matemaper la verifica del SM voltage SURGE tiche.

N. 01ƒ ;2013 Figura 4 – Impulso di tensione W(t) in uscita al SM voltage SURGE

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10% del picco contro 1,2 µs di fronttime dell’impulso SURGE di tensione) e un’ampiezza2 dell’ordine di 600 V come rappresentato in Fig. 3. La misura è stata fatta utilizzando una sonda ad alta impedenza (100 MΩ in parallelo a 6,5 pF), alta tensione (2 kV), rapporto 1:100, avente una banda passante di 250 MHz e connessa a un oscilloscopio con banda di 400 MHz e velocità di campionamento di 500 MS/s. L’impulso così generato è stato applicato all’ingresso di un SM tipico che i laboratori utilizzano per la taratura interna del proprio generatore di tensione di SURGE. Il SM preso in esame consiste in una sonda ad alta tensione (1,4 kV), rapporto 1:1000, di tipo differenziale, avente una banda passante di 100 MHz (marca PICO TECHNOLOGY, tipo TA042) connessa a un oscilloscopio con banda di 3 GHz e velocità di campionamento di 20 GS/s. La Fig. 4 mostra la risposta W(t) del SM all’impulso T(t) raffigurato in Fig. 3. L’alterazione più evidente dovuta al SM è la presenza di un’oscillazione smorzata a circa 90 MHz, frequenza nella banda di utilizzo della stessa sonda di tensione utilizzata. Nonostante la presenza di questa oscillazione indesiderata, il risultato S out(t) ottenuto fra la convoluzione della risposta W(t) del SM e l’impulso standard (1,2/50 µs) S in (t),

CAMPI E COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICA

seguente: il generatore di alta tensione E (circa 3,5 kV) carica, tramite una resistenza di alto valore (47 MΩ), un condensatore da 50 nF. Quando la tensione ai suoi capi supera il valore di soglia determinato dallo spark gap (SG), esso si chiude rapidamente e il condensatore si scarica generando l’impulso di corrente desiderato sull’ingresso del SM a bassa impedenza (< 2 Ω secondo [1]). Nel suo complesso il generatore così realizzato è sostanzialmente un circuiB. SM corrente di cortocircuito to RLC serie che ha un coefficiente di Il circuito equivalente del generatore smorzamento prossimo al valore critico e la relativa grande induttanza (450 nH) presente nella maglia crea una forma d’onda sufficientemente insensibile all’induttanza parassita esterna della maglia di misura stessa, inevitabilmente presente nell’impedenza di cortocircuito (poche decine di nanohenries). La resistenza da 3,3 Ω è stata scelta per ottenere lo smorzamento desiderato. L’impulso di corrente di test T(t) prodotto da questo circuito è rapFigura 5 – Confronto fra Sin(t) (tratto continuo) presentato in Fig. 7, è e Sout(t) (punti) ottenuto dalla (3) in riferimento di tipo unidirezionale e all’impulso standard 1,2/50 ms voltage SURGE. raggiunge un’ampiezSin(t) e Sout(t) sono indistinguibili za di circa 135 A. La durata, valutata al liveld’impulsi di test T(t) utilizzato lo del 10% del picco, è di circa per caratterizzare il SM relati- 0,85 µs che risulta essere relativavamente alla corrente di cor- mente breve rispetto al front-time deltocircuito (current SURGE) è l’impulso SURGE di corrente 8/20 µs. rappresentato in Fig. 6. Il prin- Per la misura di questa corrente si è cipio di funzionamento è il utilizzata una sonda auto-costruita [7] secondo la relazione (3), risulta praticamente sovrapponibile allo stesso impulso standard come riportato in Fig. 5. Da questo si deduce che il SM utilizzato non introduce sostanzialmente nessuna distorsione apprezzabile all’impulso di riferimento 1,2/50 µs voltage SURGE, infatti l’oscillazione a 90 MHz risulta essere alquanto distante rispetto alla banda stessa del segnale standard ideale Sin(t).

Figura 6 – Circuito equivalente del generatore d’impulsi di test T(t) per caratterizzazione SM current SURGE. G: spark gap LITTELFUSE tipo CG33.0L-03 (3 kV), E: generatore di alta tensione

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CAMPI E COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICA

Figura 7 – Impulso di corrente di test T(t) utilizzato per la verifica del SM current SURGE

Figura 9 – Confronto fra Sin(t) (tratto continuo leggero) e Sout(t) (punti, tratto spesso) ottenuto dalla (3) in riferimento all’impulso standard 8/20 ms current SURGE

circuito su cui è applicata la sonda di corrente in oggetto. Il risultato numerico ottenuto ha mostrato sostanzialmente la stessa forma d’onda ricavata dalla sonda di corrente magnetica auto-costruita ed in questo modo si è avuta la conferma che non ci fossero sostanzialmente distorsioni sulla misura della corrente. L’impulso di corrente di Figura 8 – Impulso di corrente W(t) in uscita al SM current SURGE test così generato è stato applicato all’ingresso di un SM per l’impulso “current che è stata ottenuta avvolgendo 23 SURGE” tipicamente utilizzato in spire di filo di LITZ (200x0,10 mm) su laboratorio di prova. In particolar modi un toroide di ferrite (materiale 61, do si tratta di uno shunt resistivo triasFAIR-RITE, 36x23x12,5 mm), caricata siale (LEM tipo NORMA TRIAX, 98,1 da una resistenza di 1,2 Ω. In questo A/V) direttamente collegato a un oscilmodo si ottiene una frequenza di loscopio da 500 MHz (velocità di camtaglio inferiore di 2,8 kHz e un’impe- pionamento 5 GS/s). La risposta denza di trasferimento di 52 mΩ. impulsiva W(t) del SM in oggetto è Molta attenzione è stata posta per mostrata in Fig. 8; in questo caso è verificare la distorsione di questa evidente una distorsione di tipo sinusonda dovuta all’eventuale saturazio- soidale smorzata a 500 kHz. Il risulne del nucleo ed al suo caratteristico tato Sout(t) della convoluzione fra W(t) effetto passa-alto. Per far questo è normalizzato e l’impulso standard stata integrata numericamente la 8/20 µs Sin(t) è riportato in Fig. 9. L’uf.e.m. indotta in un loop in aria debol- nica differenza apprezzabile fra Sin(t) mente accoppiato con il medesimo e Sout(t) è un leggero incremento della

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corrente di picco Sout(t) dell’1,8%, abbondantemente inferiore alla tolleranza prevista dalla normativa (10%) come riportato in Tab. 1. CONCLUSIONI

Il metodo della convoluzione permette una facile caratterizzazione della distorsione che il Sistema di Misura (SM) produce nella misura della forma d’onda dell’impulso di SURGE (tensione e corrente) in termini dei relativi parametri nel dominio del tempo (tempo di salita, durata e ampiezza di picco). I generatori di stimolo usati per l’applicazione del metodo sono economici e di facile realizzazione. Tutti i SM indagati, conformi alla norma, producono una distorsione trascurabile delle forme d’onda standard di SURGE prese come riferimento. RINGRAZIAMENTI

Gli autori ringraziano Giancarlo Borio (LACE-Corep, Torino) e Alessandro Zuccato (CreiVen Scarl, Padova) per aver messo a disposizione i sistemi di misura tarati attraverso i quali sono stati eseguiti la gran parte degli esperimenti riportati in questo lavoro.

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RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

1. Electromagnetic Compatibility (EMC) – Part 4-5: Testing and Measurement Techniques-Surge Immunity Test, IEC 61000-4-5, Ed. 2.0, Nov. 2005. 2. R.H.Mcknight, J.E. Lagnese, and Y.X. Zhang, “Characterizing transient measurements by use of the step response and the convolution integral,” IEEE Trans. Instrum. Meas., vol. 39, no. 2, pp. 346-352, Apr. 1990. 3. IEEE Standard Techniques for HighVoltage Testing, IEEE Std.4-1995, 1995.

L’espressione matematica delle forma d’onda ideali Sin(t) di tensione e di corrente relative all’impulso di SURGE non sono presenti nella norma [1] ma sono disponibili nella bozza [6] della futura edizione 3 della norma. 2 Nello schema di principio di Fig. 2 non è stata considerata l’induttanza parassita della maglia. Questa induttanza dell’ordine di 150 nH, realizza un circuito RLC serie, ed è responsabile del fatto che il picco della tensione in uscita risulta inferiore alla carica di circa 1200 V del condensatore.

Carlo Carobbi si è laureato con lode in Ingegneria Elettronica nel 1994 presso l’Università di Firenze. Dal 2000 è Dottore di Ricerca in “Telematica”. Dal 2001 è ricercatore presso il Dipartimento di Elettronica e Telecomunicazioni dell’Università di Firenze dove è docente di Misure Elettroniche e di Compatibilità Elettromagnetica. Collabora come ispettore tecnico con l’ente unico di accreditamento Accredia. È presidente del SC 210/77B (Compatibilità Elettromagnetica, Fenomeni in alta frequenza) del CEI. Alessio Bonci è nato a S. Giovanni Valdarno. Si è laureato in ingegneria delle telecomunicazioni presso l’Università di Firenze nel 1999. Lo stesso anno è passato a Magnetek S.p.A. dove è stato coinvolto nel progetto e sviluppo di alimentatori a commutazione. Nel 2002 ha avviato la sua attuale attività d’insegnante nella scuola secondaria. Attualmente insegna sistemi elettrici presso lo “Istituto Professionale Statale Francesco Buitoni” di Sansepolcro. I suoi interessi di ricerca includono le misure EMC, la valutazione d’incertezza delle misure EMC, le tecniche di misura in alta frequenza e il progetto di circuiti interlaboratorio EMC. È membro dell’associazione Italiana Gruppo Misure Elettriche ed Elettroniche (GMEE). Marco Stellini è nato a Padova. Si è laureato in ingegneria elettronica presso l’Università di Padova nel 1995 ed ha ottenuto il titolo di dottore di ricerca in bioelettromagnetismo e compatibilità elettromagnetica nel 2009, presso la stessa Università. È attualmente impegnato in attività di ricerca presso il Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università di Padova. Le sue principali attività riguardano la valutazione dell’incertezza di misura, la ripetibilità delle misure e le tarature nei settori dell’elettronica e della compatibilità elettromagnetica.

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CAMPI E COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICA

4. High-Voltage Test Techniques – Part 2: Measuring Systems, IEC 60 060-2, Ed. 3.0, 2010. 5. High-Current Test Techniques – Definitions and Requirements for Test Currents and Measuring Systems, IEC 62 475, Ed. 1.0, 2010. 6. IEC document, Committee Draft 77B/681/CD, project number IEC 61 000-4-5 Ed. 3.0. Circulation Date: 2012-11-16. 7. L.M. Millanta, “Fundamentals of the EMC current probes,” in Proc. 12th Int. Zurich Symp. Tech. Exhib., Feb. 18-20, 1997, pp. 585-590.

Michele Borsero Si è laureato in ingegneria elettronica presso il Politecnico di Torino nel 1977. Dal 1978 lavora come ricercatore presso l’istituto metrologico nazionale Italiano (I.N.Ri.M.). È responsabile del laboratorio EMC in I.N.Ri.M. e coordina la partecipazione Italiana agli interconfronti internazionali organizzati da BIPM e EURAMET nel settore dei campi elettromagnetici e delle misure EMC. Dal 1986 contribuisce alle attività di IEC/CISPR (Comité International Spécial des Perturbations Radioélectriques) in qualità di delegato Italiano del sottocomitato “A” (Radio-interference measurements and statistical methods), ed è attualmente vice presidente del comitato tecnico TC 210 “Compatibilità Elettromagnetica” CEI, membro di IEC.

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NEWS

2013 LMS EUROPEAN VEHICLE CONFERENCE 19-20 giugno - Monaco di Baviera, Kempinski Airport Hotel DREAM.DESIGN.DEVELOP.DELIGHT. Smart simulation and testing for optimized mechatronic system’s design

Il 19 e 20 giugno, presso il Kempinski Airport Hotel di Monaco di Baviera, si terrà l’edizione 2013 della European Vehicle Conference di LMS, a Siemens Business. Si tratta di un forum per manager e tecnici che vogliono discutere le sfide e gli sviluppi del settore veicolistico. Se anche voi state immaginando come potrebbe essere il vostro prodotto, o progettando come potrebbe diventare, o sviluppando quello che sarà o semplicemente discutendo di quali vorreste fossero le prestazioni, vi invitiamo a condividere e discutere con noi i vostri ultimi sviluppi e le vostre più recenti sfide. Durante i due giorni di conferenza saranno trattati i seguenti temi: • NVH e Acustica: come affrontare le sfide a livello veicolo, sistemi e componenti. • Gestione energetica: il giusto equilibrio tra risparmio energetico, prestazioni, comfort di guida e termico. • Durability: processi efficienti ed innovativi per una maggiore affidabilità del veicolo, dei sistemi e dei componenti. • Driving dynamics: ottimizzazione dei sistemi e sottosistemi per una maggiore maneggevolezza, comfort di guida e sicurezza attiva. • Systems design and controls integration: sistemi powertrain e telaio, batteria e sistemi elettrici, HVAC e raffreddamento, sistemi di attuazione idraulica. La conferenza rappresenta un’occasione unica per condividere le proprie esperienza con altri utenti e con esperti LMS italiani ed internazionali. Relatori del mondo dell’industria forniranno testimonianza dell’utilizzo delle soluzioni LMS nel processo di progettazione e per la risoluzione dei problemi ingegneristici. Per ulteriori informazioni visiti il nostro sito: www.lmsintl.com/2013-european-vehicle-conference Oppure contatti Alessandra Fabiani: alessandra.fabiani@lmsintl.com

VISIONE ARTIFICIALE

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

Visione e controlli non distruttivi Vision and non-destructive controls

ABSTRACT 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. Il tema dei controlli non distruttivi è da sempre di grande interesse per le aziende, specialmente (ma non solo) nei settori della siderurgia, delle trafilerie e dell’automotive. Per queste aziende, il poter (tornare a) essere competitivi dipende in modo sempre più significativo dalla capacità di applicare il controllo di qualità all’interno del processo produttivo, sulla totalità del prodotto e con strumentazione di prestazioni almeno pari a quelle dei dispositivi di verifica che i clienti utilizzano sul prodotto acquistato: è sempre più frequente infatti che la merce venga rimandata al produttore perché non a specifica. Il tema di questa rubrica è dunque incentrato sui risultati dell’indagine dello stato dell’arte e di mercato in materia di controlli non distruttivi, con particolare attenzione alle tecnologie attinenti la visione. L’indagine è stata svolta utilizzando le seguenti parole chiave: optical inspection; vision system; imaging; surface texture; surface inspection; computer vision; range imaging; laser imaging. I siti visitati e i documenti analizzati hanno messo in rilievo quanto segue.

Il controllo non distruttivo di superfici nell’industria metallurgica, delle trafilerie e delle forgerie è classicamente eseguito mediante imaging RX, ultrasuoni ed Eddy currents; si tratta di controlli costosi (è il caso di strumentazione RX o a ultrasuoni, il cui utilizzo è giustificato solo in particolari applicazioni) o di tecnologie ben assestate, e di costo contenuto, che effettuano il controllo fuori linea. A partire dagli anni 2001-2003 ha sempre più prepotentemente preso piede l’utilizzo di sistemi di visione, principalmente di tipo 2D. Il trend è giustificato dall’evoluzione delle tecnologie di visione e di comunicazione, e dallo sviluppo di sistemi software sempre più potenti, grazie (i) all’attività di ricerca da parte delle comunità operanti nell’area Computer Vision, (ii) all’aumentato potere di calcolo dei PC e (iii) alla significativa riduzione dei costi. In parallelo, si è fatto sempre più pressante il requisito del controllo di qualità al 100%, in linee di lavoro riconfigurabili e con tempi di attrezzaggio sempre più brevi, per aumentare la flessibilità della produzione. I sistemi 2D si basano sull’acquisizione d’immagini mediante telecamere a matrice o lineari e sul loro processing. La soluzione è quella classica del siste-

ma di visione 2D: una o più telecamere veloci, opportuni sistemi d’illuminazione, e software dedicati per l’acquisizione, il riconoscimento e la classificazione dei difetti. Ad esempio, nell’ambito produttivo dei laminatoi, vi sono i sistemi prodotti da Cognex [1], da Parsytec [2], e da Siemens-Vai [3]. Particolare accento è posto sulle capacità di classificazione dei difetti, che consentono di discriminare fra graffi, crack, embossed defects, ondulazione e tessiture particolari, legati a determinati difetti di lavorazione. L’utilizzo di telecamere lineari si rivela adatto all’ispezione veloce di parti aventi superfici curve e lucide, perché è possibile, mediante opportuni sistemi d’illuminazione, evidenziare in modo ottimale i difetti anche in presenza di riflettività marcata delle superfici. Una soluzione studiata ad hoc per il controllo superficiale di tubi è quella presentata in [4]: in questo sistema vengono utilizzate tre telecamere lineari, poste a 120° l’una dall’altra, secondo un piano perpendicolare alla direzione di scorrimento del tubo. Poiché il controllo è eseguito a caldo, il sistema d’illuminazione si basa sull’utilizzo di radiazione laser in una finestra poco sovrapposta a quella di emissione, (legata questa alla temperatura del pezzo). Le telecamere sono accordate alla lunghezza d’onda d’illuminazione mediante opportuni sistemi di filtri. In questo modo è possibile disaccoppiare le due sorgenti e ottenere immagini di buona qualità, sulle quali viene effettuata l’elaborazione. Anche in questo caso si tratta di elaborazione 2D per il riconoscimento e l’identificazione dei difetti. Di tipologia simile è anche il sensore commerciale SIMAC 63 (Zumbach, Svizzera) [5]: si tratta di un dispositivo che realizza in versione compatta la struttura basata su tre telecamere lineari disposte a 120°, similmente al caso precedente. Il tubo da ispezionare passa

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attraverso l’apertura circolare centrale; il sistema è dotato di dispositivi d’illuminazione e di appropriati algoritmi d’identificazione dei difetti. La documentazione commerciale a disposizione evidenzia come questo dispositivo sia pensato per tubi di diametri che arrivano al massimo a 63 mm di diametro. L’utilizzo di sistemi di visione 3D ha iniziato ad avere un suo spazio in tempi più recenti (a partire dal 2009); la cosa non sorprende, dato che nell’ambito della ricerca tali sistemi sono stati oggetto di studio a partire dalla fine degli anni ‘80, e una “latenza” di 15 anni è del tutto fisiologica, quando si parla d’ingegnerizzazione, marketing e vendita di prodotto. Il mercato offre sistemi a livello di sensori 3D, quindi di singoli dispositivi che possono essere ‘combinati’ a seconda dell’applicazione specifica considerata. L’esempio tipico è quello dell’utilizzo di dispositivi a lama di luce laser. L’acquisizione dei profili avviene mediante triangolazione ottica; ciascun profilo misura la porzione di superficie illuminata. L’unione dei profili lungo la direzione di scansione costituisce la mappa 3D della superficie [6]. La risoluzione della misura e la sua incertezza determinano la “finezza” della rappresentazione, e quindi la tipologia dei difetti analizzabili. Fra i sistemi in commercio utilmente applicabili al rilievo dei difetti superficiali vi è certamente il sistema ConoLine (Optimet) [7], che presenta risoluzioni di misura di poche decine di micron, e si presta al rilievo di mappe 3D utili al riconoscimento di difetti delle superfici, anche in processi a caldo. Nessuno dei documenti reperiti a corredo dei sistemi citati entra nel dettaglio delle metodologie, il che è perfettamente comprensibile, trattandosi di documentazione commerciale. Tuttavia è sempre posto l’accento sul problema della classificazione dei difetti oltre che sul loro riconoscimento. Il problema della classificazione è molto complesso; prova ne è la vasta gamma di algoritmi di Pattern Recognition, specificamente sviluppati per il riconoscimento di tessiture (texture). Si ritiene utile riportare in questo

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VISIONE ARTIFICIALE

documento alcune informazioni essenziali in proposito, poiché è verosimile che siano proprio queste le tecniche implementate nei software dei sistemi 2D commerciali già citati. Il lettore interessato ad avere una panoramica esaustiva dei metodi che appartengono a questa famiglia può fare riferimento alla pubblicazione [8]: questa presenta una classificazione molto utile al fine di chiarire le caratteristiche, i vantaggi e i limiti di ciascuna delle tecniche. Nel seguito vengono citati alcuni esempi di lavori di ricerca sviluppati al fine di classificare difetti superficiali mediante queste tecniche. La pubblicazione [9] presenta un approccio alla rilevazione e alla classificazione di difetti superficiali su tubi di acciaio. L’acquisizione è attuata da un sistema 3D a lama di luce. La nuvola di punti viene poi elaborata al fine di deamplificare l’effetto delle vibrazioni del tubo: la metodologia utilizzata si basa su una Singular Value Decomposition (SVD). Per localizzare i difetti sono proposte diverse tecniche, tra cui l’analisi mediante trasformata wavelet, la trasformata DCT (Discrete Cosine Transform), e l’analisi statistica (media, varianza). La classificazione dei difetti è attuata mediante una rete bayesiana, con 40 diverse caratteristiche in base alle quali determinare il tipo di difetto. Un altro metodo per la rilevazione di difetti su tubi e per la loro classificazione è descritto nella pubblicazione [10], in cui è proposto un sistema di analisi real-time della superficie di oggetti in acciaio basato su pattern di difetti. La strategia utilizza una SVM (Support Vector Machine), ovvero un insieme di metodi di apprendimento per la classificazione di pattern. Si tratta di un approccio a due stadi, in cui dapprima l’immagine è opportunamente filtrata e preliminarmente analizzata. Se vi è il sospetto che vi siano difetti, a tale immagine è poi applicato l’algoritmo elaborato dalla SVM. L’articolo [11] propone un metodo basato su due stadi di elaborazione. In primo luogo per ogni frame acquisito è applicata la SIFT (Scale-Invariant Feature Transform), un algoritmo

che consente di estrarre punti “interessanti” dalla ROI (Region of Interest) partendo da un insieme d’immagini di riferimento immagazzinate in un database (localizzazione). In secondo luogo il metodo prevede l’utilizzo di quattro diverse SVM, per classificare i difetti in quattro categorie. Infine, nella pubblicazione [12] è presentata una tecnica adottata per la rilevazione dei difetti su acciaio. Il metodo utilizzato applica alle immagini 2D algoritmi basati su reti neurali per il riconoscimento del difetto e l’analisi multi-frattale per la sua classificazione. RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI 1. www.cognex.com/ProductsServices/ VisionSystems, SmartView. 2. www.parsytec.com, Optical surface inspection products. 3. www.siemens-vai.com, SIROLL SIAS. 4. A. Ayani et Al., “Surface inspection of hot rolled seamless tubes”, MPT International 5/2008. 5. www.zumbach.com/e/product/simac. asp, SIMAC 63. 6. F. Blais, “A review of 20 years of range sensors development”, Journal of Electronic Imaging, 2004, Vol.13, N.1, pp. 231240. 7. www.optimet.com/ConoLineLS.php 8. X. Xie, “A review of recent advances in surface defect detection using texture analysis techniques”, Electronics Letters on Computer Vision and Image Analysis, Vol. 3, pp.122, 2008. 9. F. Pernkopf, “Detection of surface defects on raw steel blocks using Bayesian network classifier”, Pattern Anal. Applic., 7, 2004, pp. 333-342. 10. H. Jia, Y.L. Murphey, J. Shi, T.S. Chang, “An intelligent real-time vision system for surface defect detection”, Proceedings of the 17th International Conference on Pattern Recognition, Vol. 3, 2004, pp. 239-242. 11. B. Suvdaa, J. Ahn, J. Ko, “Steel surface defects detection and classification”, 2012: http://onlinepresent.org/procee dings/vol3_2012/53.pdf 12. M. Yazdchi, M. Yadzi, A.G. Mahyari, “Steel surface defect detection using texture segmentation based on multifractal dimension”, Proceedings of the International Conference on Digital Image Processing, 2009, pp. 346-350, doi: 10.1109/ ICDIP.2009.68.

I SERIALI MISURE E FIDATEZZA

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MISURE E FIDATEZZA Marcantonio Catelani 1, Lorenzo Ciani 1, Loredana Cristaldi 2, Massimo Lazzaroni 3

L’approcio previsionale all’affidabilità Esempi di calcolo del tasso di guasto in ambito ICT

FORECAST APPROACH TO DEPENDABILITY The correct evaluation of the failure rate, as well as the calculation of the mean time to failure and of the mean time between failures, require knowledge of the environment in which the component or the system will operate. This is a key point for the evaluation of reliability performance, as also shown in the definition of reliability given by the standard. RIASSUNTO La corretta valutazione del tasso di guasto, come pure il calcolo del tempo medio al guasto e del tempo medio tra guasti, necessitano la conoscenza dell’ambiente operativo in cui il componente o il sistema andrà a operare. Questo aspetto riveste un ruolo di fondamentale importanza ai fini di una valutazione delle prestazioni di affidabilità, come peraltro ben evidenziato nella stessa definizione di affidabilità data dalla normativa. INTRODUZIONE

Come è stato evidenziato in [1] la previsione di affidabilità effettuata attraverso il calcolo del tasso di guasto rappresenta un elemento di fondamentale importanza ai fini della progettazione. In [1] sono state infatti presentate alcune banche dati e, in questo lavoro, proponiamo alcuni esempi di calcolo in ambito ICT basati sul loro utilizzo. Seppur semplici, tali esempi hanno lo scopo di mettere in evidenza alcuni aspetti fondamentali alla base di una corretta valutazione di affidabilità. Tra questi l’importanza, come più volte sottolineato, di definire le condizioni d’impiego del componente e del sistema oggetto di studio, l’influenza delle sollecitazioni sul tasso di guasto, l’incidenza della temperatura sul processo di degrado delle prestazioni, ecc. DEFINIZIONE DEGLI AMBIENTI OPERATIVI E MODELLI DI CALCOLO

funzione richiesta (o le funzioni richieste), in condizioni date per un determinato intervallo di tempo. L’influenza dell’ambiente operativo – le condizioni date o d’impiego citate appunto nella definizione – è aspetto evidente nella classificazione che le banche dati, e quindi anche la MIL-HDBK 217 introdotta in [1], effettuano in ambito ICT. A questo proposito si individuano: Ambiente fisso protetto: caratterizzato da elevata insensibilità all’ambiente atmosferico per quanto riguarda la temperatura nonché da controllo dell’umidità entro limiti definiti. Un esempio è dato da apparati elettronici allocati in edifici in muratura. Questo contesto è indicato nella MIL-HDBK 217 con la sigla GB, Ground benign, con temperatura e umidità controllata e assenza di sollecitazioni meccaniche, facilmente accessibile per attività di manutenzione.

Ambiente fisso non protetto: caratterizzato da sollecitazioni termiche e meccaniche determinate direttamente dalle condizioni climatiche Richiamando la definizione riportata naturali. È denominato nella MILin [2,3], per affidabilità si intende l’at- HDBK 217 come GF, Ground fixed, titudine di un dispositivo a svolgere la caratterizzato da condizioni ambien-

tali moderatamente controllate. È tipico degli apparati installati all’aperto quali, ad esempio, centraline elettroniche per il controllo del traffico e per il monitoraggio ambientale, apparati per telecomunicazioni e radar. Ambiente mobile: sono presenti sollecitazioni meccaniche e gradienti termici di una certa severità, tipiche di apparati portatili o montati su mezzi mobili. Nella MIL-HDBK 217 è individuato con la sigla GM (Ground mobile). Analoghe definizioni sono riportate anche in altre banche dati citate in [1]. Occorre ricordare che, in aggiunta alle precedenti, la MIL-HDBK 217, rispetto alle altre banche dati disponibili in ambito ICT, classifica ulteriori ambienti operativi (undici) tra cui quello navale (N), aeronautico (A), spaziale (S), fino ad ambienti caratterizzati da condizioni particolarmente critiche, con presenza di forti sollecitazioni per il componente o il sistema. In tutte le banche dati di affidabilità l’ambiente operativo è individuato attraverso il fattore πE denominato, appunto, Environmental Factor. I modelli previsionali relativi a componenti elettronici presenti nelle banche dati fanno riferimento inoltre alle seguenti ipotesi: sistema in configurazione funzionale serie, guasti indipendenti e tasso di guasto costante. Si assume, inoltre, la legge di Arrhenius quale modello per la descrizio-

Università degli Studi di Firenze Politecnico di Milano 3 Università degli Studi di Milano marcantonio.catelani@unifi.it lorenzo.ciani@unifi.it loredana.cristaldi@polimi.it massimo.lazzaroni@unimi.it 2

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I SERIALI MISURE E FIDATEZZA

ne del fenomeno fisico-chimico di degradazione del componente che, come è noto, mette in relazione il tempo al guasto con il livello di sollecitazione termica applicata [4-8]. Sulla base di tali ipotesi è immediato calcolare il tasso di guasto di sistema sfruttando le relazioni della configurazione funzionale serie riportate, per esempio, in [2,3,9].

con: λb = 0,074×241,29 = 4,5 guasti/106 ore; πU = 1,0 utilization factor; πA = 3,3 application factor. Ipotizzando quali condizioni operative una situazione di dispositivo non protetto per cui il fattore ambientale πE = 4,0, si ottiene: λ p = 4, 5 ⋅ 1, 0 ⋅ 3, 3 ⋅ 4, 0 ≅ 59

guasti 10 6 ore

(2) Esempio applicativo 1. Calcoliamo il tasso di guasto λp (tasso di guasto di componente) di una lam- e, per le ipotesi fatte: pada di segnalamento di un aereo militare funzionante, in maniera co1 1 4 stante, a 24 V c.c. [1]. Per questo MTTF = λ = 59 ⋅ 10 −6 = 1, 7 ⋅ 10 ore (3) componente la MIL-HDBK 217 riporta il seguente modello di calcolo: Esempio applicativo 2 Consideriamo adesso un sistema più guasti λ p = λb ⋅ π u ⋅ π A ⋅ π E (1) complesso come quello riportato in 10 6 ore

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Fig. 1. Il dispositivo permette automaticamente l’acquisizione e la diagnosi di guasto di convertitori analogico-digitali. Il sistema è composto da un sottosistema dedicato ai convertitori (ADC Board), la scheda di memoria (Memory) per la gestione dei dati acquisiti, la scheda d’interfaccia tra i blocchi e diagnostica del sistema (PLD), e infine il blocco PC/µC esterno al sistema in esame e quindi non considerato ai fini del calcolo del tasso di guasto. Dalla previsione di affidabilità secondo la MIL-HDBK 217, considerando l’ambiente fisso non protetto (Ground Fixed) e temperatura operativa 23° C, si ottengono i valori di tasso di guasto e MTBF riepilogati in Tab. 1. Dalla tabella si vede come il sottosistema più critico è rappresentato dalla scheda convertitori.

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I SERIALI MISURE E FIDATEZZA

Figura 2 – Andamento dell’MTBF (ore) in funzione della temperatura (°C) Figura 1 – Schema a blocchi di un sistema per l’acquisizione e la diagnosi automatica di convertitori analogico-digitali

CONCLUSIONI

Tabella 1 – Valori del tasso di guasto e dell’MTBF per i vari sottosistemi e del sistema analizzato nel suo complesso

Blocco funzionale

Tasso di guasto

(FIT)MTBF (ore)

Scheda memorie

1.907,75

524.177

Scheda PLD

1.479,55

675.879

Scheda convertitori

2.446,87

408.686

Convertitore 1

433,48

2.306.921

Convertitore 2

383,87

2.605.044

Convertitore 3

383,87

2.605.044

In Fig. 2 è mostrato l’andamento del valore di MTBF dei vari sottosistemi e del sistema completo (linea rossa) in funzione della temperatura; la linea tratteggiata mette in evidenza la temperatura operativa del sistema analizzato pari a 23° C. Dagli andamenti si evidenzia come la temperatura operativa influenzi negativamente il tempo medio fra guasti dei componenti elettronici, confermando la validità del modello di Arrhenius e l’influenza di questa sollecitazione come fattore di degrado per i dispositivi ICT. In Fig. 3, infine, è riportato l’andamento dell’MTBF del sistema al variare dell’ambiente operativo. L’andamento mostra come passare da un ambiente fisso protetto (GB) a uno fisso non protetto (GF) praticamente dimezza il valore di MTBF. Oltre ai tre ambienti operativi caratte-

ristici per le applicazioni terrestri sono riportati a titolo di esempio anche l’ambiente Naval Sheltered (NS) – sistema posto su una nave ma protetto dagli agenti atmosferici, e Naval Unsheltered (NU) – sistema posto su una nave ma non protetto dagli agenti atmosferici. Quest’ultimo risulta essere quello caratterizzato dal valore di MTBF più basso in quanto è l’ambiente più sollecitato sia da un punto di vista termico che meccanico. Gli andamenti del valore dell’MTBF in funzione sia della temperatura sia dell’ambiente operativo confermano che una corretta valutazione di affidabilità non può prescindere dalla conoscenza di tali informazioni. Più esse corrispondono a quelle di reale utilizzo del sistema, più le stime del tasso di guasto e dell’MTBF saranno attendibili.

Dopo aver presentato in [1] una breve rassegna delle banche dati universalmente riconosciute in ambito ICT, in questo lavoro sono stati proposti alcuni semplici esempi di calcolo previsionale e valutazione di tasso di guasto. I risultati ottenuti consentono di validare alcune affermazioni fatte in precedenti lavori. In particolare, appare evidente l’importanza di definire l’ambiente operativo e le condizioni di uso di un componente o di un apparato affinché possa essere effettuata una corretta valutazione di affidabilità. È stato anche dimostrato come la temperatura, in ambito ICT, costituisca una importante sollecitazione di cui occorre tenere conto in una valutazione previsionale del tasso di guasto o nel calcolo del tempo medio al guasto. BIBLIOGRAFIA 1. M. Catelani, L. Cristaldi, M. Lazzaroni, L’approccio previsionale all’affidabilità: Modelli e banche dati. In: Tutto misure. – ISSN 2038-6974. – Anno 14, N° 4, Dicembre 2012. Lazzaroni, L. Cristaldi, L. Peretto, P. Rinaldi and M. Catelani, Reliability Engineering: Basic Concepts and Applications in ICT, Springer, ISBN 978-3-642-20982-6, e-ISBN 978-3642-20983-3, DOI 10.1007/978-3642-20983-3, 2011 Springer-Verlag, Berlin Heidelberg.

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Lorenzo Ciani è assegnista di ricerca post-dottorato presso il Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università di Firenze. La sua attività di ricerca si svolge prevalentemente nei settori dell’Affidabilità, della diagnostica e qualificazione di componenti e sistemi, l’analisi dei rischi e sicurezza di sistemi complessi. Loredana Cristaldi è Professore Associato di Misure Elettriche ed Elettroniche presso il Dipartimento di Elettrotecnica del Politecnico di Milano. La sua attività di ricerca è svolta principalmente nei campi delle misure di grandezze elettriche in regime Figura 3 – Andamento dell’MTBF (ore) al variare dell’ambiente operativo distorto e dei metodi di misura per l’affidabilità, il monitoraggio e la diagnosi di sistemi industriali. Fa parte del CT 56 Marcantonio Catela- – Affidabilità – del CEI. 2. M. Catelani, L. Cristaldi, M. Lazzani è Professore Ordinario roni, L. Peretto, P. Rinaldi, “L’affidabilità di Misure Elettriche ed nella moderna progettazione: un eleElettroniche presso il mento competitivo che collega sicurezDipartimento di Elettroniza e certificazione”, Collana I quaderca e Telecomunicazioni ni del GMEE, Vol. 1 Editore: A&T, Toridell’Università di Firenze. no, 2008, ISBN 88-90314907, ISBNLa sua attività di ricerca si svolge pre13: 9788890314902. 3. MIL-HDBK-217F, Reliability Predic- valentemente nei settori dell’Affidabilità, tion of Electronic Equipment (Decem- della diagnostica e qualificazione di ber, 1991), con Notice 1-10 July componenti e sistemi, del controllo della 1992 e NOTICE 2 – 28 February qualità e del miglioramento dei processi. Fa parte del CT 56 – Affidabilità – 1995. del CEI ed è coordinatore di gruppi di 4. A. Birolini: Reliability Engineering – ricerca, anche applicata, delle tematiTheory and Practice. Springer, Hei- che citate.

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delberg, 6 Ed., 2010, ISBN: 978-3642-14951-1. 5. R. Bellington, R.N. Allan: “Reliability Evaluation of Engineering Systems”- Plenum Press, NY, 1996. 6. L.M. Leemis: Reliability, Probabilistic Models and Statistical methods, 2nd edn., ISBN: 978-0-692-00027-4. 7. M. Catelani, L. Cristaldi, M. Lazzaroni, Le prove di laboratorio: Prove su componenti e sistemi. Tutto_Misure. – ISSN 2038-6974. – Anno 14, N° 3, Settembre 2012, pagg. 205-210. 8. M. Catelani, L. Cristaldi, M. Lazzaroni, L’affidabilità come requisito di progetto di componenti e sistemi: Le strutture Serie e Parallelo. Tutto_Misure. – ISSN 2038-6974. – Anno 13, N° 3, Settembre 2011, pagg. 213-216.

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Massimo Lazzaroni è Professore Associato di Misure Elettriche ed Elettroniche presso il Dipartimento di Fisica dell’Università degli Studi di Milano. La sua attività di ricerca è rivolta alle misure per le applicazioni industriali, per la diagnostica dei sistemi industriali, per l’Affidabilità e il Controllo della Qualità. Fa parte del CT 85/66 – Strumenti di misura delle grandezze elettromagnetiche, Strumentazione di misura, di controllo e da laboratorio e del CT 56 – Affidabilità del CEI.

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I SERIALI CONFORMITÀ E AFFIDABILITÀ

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CONFORMITÀ E AFFIDABILITÀ Tommaso Miccoli

Dalla conformità all’efficacia Parte 3 – Reclami, non conformità, azioni correttive e azioni preventive

CLAIMS, NON-COMPLIANCE, CORRECTIVE ACTIONS AND PROVISIONAL ACTIONS Any simple or complex system adopts a control mechanism aimed at achieving operation within designed specifications. For example, take into consideration a system whose purpose is to warm up a room. This system is formed by a heat generator, a circulation system, a thermostat for setting the desired values of the parameters and a software that, according to the result of the comparison between measurements and set values, switch on and off the generator. Each element of the system behaves according to the assigned functional specifications while the operational parameters of the whole system are defined by the user according to his requirements. May we assume, for a moment, that a Quality Management System meets these needs? RIASSUNTO Qualsiasi sistema, semplice o complesso che sia, utilizza un sistema di controllo in grado di consentire un funzionamento efficace nell’intervallo di specifica prestazionale che è stato definito in ambito progettuale. Vedi ad esempio un sistema per riscaldare un ambiente, composto da un generatore di calore, un sistema di diffusione, un termostato per l’impostazione dei parametri desiderati e da un software che, sulla base delle misure ambientali eseguite e dei valori impostati, accende e spegne il generatore. Ogni elemento del sistema funziona rispettando le specifiche funzionali attribuitegli mentre i parametri di funzionamento dell’intero sistema sono definiti dall’utilizzatore sulla base delle sue necessità. Possiamo pensare almeno, per un instante, che anche un Sistema di Gestione per la Qualità risponda a tale esigenza? RECLAMI, NON CONFORMITÀ, AZIONI CORRETTIVE E AZIONI PREVENTIVE. OPPORTUNITÀ O CALAMITÁ?

Non è casuale che nella norma ISO 9001:2008 i reclami, le non conformità, le azioni correttive e preventive siano trattate nel capitolo 8: “Misurazione, Analisi e Miglioramento”. Già Galileo Galilei nel 1600 affermava: ”Misura ciò che è misurabile e rendi misurabile ciò che non lo è”! Probabilmente il padre della scienza moderna e, grande pensatore, grazie al quale si diffuse un nuovo modo di fare scienza, fondato su un metodo solido non più basato sull’osservazione diretta della natura, bensì sull’utilizzazione di strumenti scientifici, avrà certa-

su costi, tempi di esecuzione o di attesa, miglioramento dei risultati e/o adeguamento delle procedure a presidio della qualità dei risultati ottenuti. Come mai ciò accade? Le ragioni sono molteplici! Potremmo, ad esempio, imputarle a interpretazioni semantiche ancora non risolte e che portano a confondere le azioni correttive con le correzioni; inadeguatezza degli strumenti di registrazione utilizzati che richiedono, talvolta, più tempo per formalizzare l’evento avvenuto rispetto al tempo necessario per risolvere la situazione non conforme; poca attitudine da parte degli operatori a registrare e grande propensione a rifare, ecc. Poche realtà vedono oggi la gestione delle non conformità come uno strumento di “flessibilità organizzativa” in grado di essere utilizzato per raccogliere anche quei piccoli e progressivi cambiamenti nell’ambito di una gestione controllata a garanzia dell’integrità di un sistema di gestione. A suffragare tali atteggiamenti, a mio avviso, vi è in genere anche una cronica latitanza di un reale controllo di gestione che coinvolga non solo aspetti economici ma anche qualitativi dei processi di produzione/erogazione. Infatti, in un sistema di governo che tenesse conto di un controllo di gestione globale, sarebbero immediatamente evidenziate le differenze tra i tempi impiegati e quelli previsti con la possibilità, contestualmente alla gestione dell’evento, d’individuare, con ragionevole certezza, anche l’origine di tale discrepanza e, conseguentemente consentire interventi più efficaci e duraturi.

mente avuto i suoi buoni motivi per affermare ciò, che anche per noi del terzo millennio, dovrebbe farci da guida. Capita sempre più di frequente, invece, di vedere ignorata tale affermazione nell’applicazione dei Sistemi di Gestione per la Qualità. Infatti, un Sistema di Gestione ben progettato ed efficacemente implementato dovrebbe avere una rete di controlli idonei a evidenziare tempestivamente situazioni pregiudizievoli rispetto ai risultati prestazionali previsti per processi presenti. Se, però, non si rende disponibile un sistema di raccolta di queste informazioni che sia semplice nella gestione ed Tiemme Sistemi efficace nei risultati, si rischierà di per- Network Kosmosnet (Padova) dere dati utili per un’analisi sistematica tiemme@protec.it

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IL PROCESSO

In un’Organizzazione articolata per processi la gestione di tutti i requisiti di cui sopra dovrebbe essere fatta con un processo unico che, al di là del nome, abbia come obiettivo quello di gestire la capacità di autocontrollo del sistema stesso. Ossia quella capacità tipica di ogni sistema d’intervenire su se stesso se, a seguito dei vari controlli effettuati, si riscontrassero situazioni pregiudizievoli per i risultati previsti. In Fig. 1 è riportato un esempio di diagramma di flusso che potrebbe descrivere il processo di autocontrollo di un sistema di gestione e nei paragrafi successivi sono presenti alcune considerazioni a supporto di quanto descritto.

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Segnalazione È la prima informazione acquisita dal sistema riguardante una possibile dif-

NEWS

TORSIOMETRO A FLANGIA CON INTERFACCIA ETHERCAT I torsiometri a flangia della serie T40 di HBM, utilizzati ad esempio nei banchi di prova, trasmettono i dati fra rotore e statore in digitale, quindi senza perdite di precisione. Il valore di misura può essere gestito tramite un’uscita di tensione o frequenza o mediante l’interfaccia digitale TMC (Torque Measurement Communication) integrata. Per quest’interfaccia HBM offre ora con TIM-EC (Torque Interface Module - EtherCat), un modulo di interfaccia per il sistema Ethernet in tempo reale EtherCAT. In questo modo HBM risponde all’attuale tendenza nella costruzione dei banchi prova, che vede un utilizzo sempre più massiccio di bus di campo basati su Ethernet. L’utente può beneficiare dell’integrazione flessibile del torsiometro a flangia nel proprio sistema di controllo e automazione, e della trasmissione in tempo reale dei dati di misura. Tutti i torsiometri digitali a flangia della serie T40

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I SERIALI CONFORMITÀ E AFFIDABILITÀ

formità. La registrazione della segnalazione deve essere accurata e completa; se necessario, occorre fare in questa fase approfondimenti perché, dalla completezza delle informazioni raccolte, dipenderanno l’esito e le conseguenti decisioni. È opportuno, inoltre, avere un’adeguata metodologia per la verifica di attendibilità della segnalazione in modo da identificare efficacemente i possibili impatti che posso scaturire dall’evento presumibilmente difforme verificatosi. Al termine dell’analisi della segnalazione, le decisioni potrebbero essere d’infondatezza dell’evento, di fondatezza con conseguente richiesta di correzione oppure d’infondatezza rispetto al processo considerato ma l’evento potrebbe avere comunque un risvolto più ampio e quindi sarebbe opportuno cercare approfondimenti per l’avvio di un’eventuale azione preventiva.

In tutti i casi è comunque fondamentale poter avere strumenti di registrazione semplici, che possano descrivere l’evento in modo chiaro e comprensibile. In caso d’infondatezza della segnalazione formulata da un cliente, è sempre opportuno darne comunicazione motivata. Reclami e Non Conformità Anche se l’origine del reclamo è esterna all’Organizzazione, il reclamo può condividere il processo di gestione con le non conformità. Infatti, in un reclamo, la segnalazione è fatta dal cliente che quindi è stato convolto nella difformità e, pertanto, dovrà essere informato fino alla soluzione completa dell’evento, mentre per la non conformità l’origine è interna all’Organizzazione e il cliente non è coinvolto. In virtù del fatto che nel reclamo è coinvolto il cliente, la gestione del processo assume una criticità

di HBM possono essere dotati anche successivamente del nuovo modulo d‘interfaccia. L’utente può così contare su un’elevata certezza dell’investimento. HBM Test and Measurement Fin dalla sua fondazione in Germania nel 1950, Hottinger Baldwin Messtechnik (HBM Test and Measurement) si è costruita una reputazione come leader mondiale di tecnologia e del mercato nell’industria delle misurazioni e prove. HBM offre prodotti per la catena di misurazione completa, dalle prove virtuali a quelle fisiche. Le sedi di produzione sono situate in Germania, U.S.A. e Cina; HBM è presente in più di 80 Paesi nel mondo. Per ulteriori informazioni: www.hbm.com/en/menu/products/transducers-sensors/torque

di conformità, con una registrazione essenziale di quanto accaduto come, ad esempio, una semplice annotazione sugli stessi flussi di lavoro che riporti: data, descrizione dell’evento, soluzione adottata, operatore intervenuto. In seguito tali registrazioni saranno verificate, dal Responsabile dell’attività o del sistema di gestione, con l’obiettivo d’identificare aree di possibili azioni correttive. Gli attori coinvolti saranno via via in numero maggiore man mano che l’estensione e la criticità dell’evento Figura 1 – Flusso riguardante il Processo di Gestione dei Reclami, aumenterà fino ad NC, AC e AP far intervenire direttamente il Remaggiore almeno per due motivi: il sponsabile del Sistema di Gestione. primo è che se il cliente ha rilevato un La complessità degli strumenti di regidisservizio vuol dire che la rete dei strazione può seguire di pari passo controlli interni non è stata efficace; il gli eventi fino ad arrivare a strumenti secondo è che l’evento potrebbe condivisi man mano che le interfacce intaccare la relazione di fiducia con il coinvolte aumentano. cliente, elemento indispensabile per Bene, chi si occupa, in qualsiasi ruola realizzazione rapporto affidabile e lo, di Responsabile del Sistema, Conduraturo nel tempo. Per questi motivi, sulente, oppure in qualità di Auditor, la gestione delle non conformità deve sa perfettamente che in genere le cose essere tempestiva ed efficace, dovrà non vanno come descritto sopra! Ogfornire garanzie di reattività eliminan- gi, in gran parte delle situazioni indo gli elementi che hanno generato il contrate, il ruolo di paladino del sistemotivo d’insoddisfazione nel cliente. ma è assegnato al Responsabile QuaIn genere, il cliente potrebbe essere lità che, nonostante sia fautore di condisponibile a comprendere le ragioni tinue crociate, è rassegnato in partendi un disservizio piuttosto che tollera- za sul fallimento della sua missione. In re silenzi o risposte poco credibili o genere si registrano le non conformità peggio ancora continue difformità ri- che non si può fare a meno di formalizzare, quali ad esempio quelle sui petute nel tempo. Le responsabilità nella gestione della fornitori o sul fuori servizio di apnon conformità vanno identificate in parecchiature, tralasciando quelle sulrelazione almeno all’ampiezza dei pro- l’erogazione dei processi che sono le cessi coinvolti e alla criticità dell’evento. difformità più utili per il miglioramenPer eventi di ampiezza e criticità basse, to. Così facendo si tende a privare il potrebbe essere lo stesso operatore a sistema della capacità di una autoaformalizzare e ripristinare la situazione nalisi strutturata, sistematica e metodi-

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I SERIALI CONFORMITÀ E AFFIDABILITÀ

ca in grado di consentire una maggiore efficacia nell’identificazione di miglioramenti efficaci e duraturi. La non conformità è chiusa dopo che il controllo effettuato ha evidenziato il ripristino regolare delle attività. I tempi di attuazione devono essere tempestivi poiché il permanere in una situazione di non adeguatezza non è un modello non perseguibile giacché si violano le regole che ci si è dati. Azioni Correttive Le azioni correttive soffrono ancora di un’eredità ingombrante lasciata, nel caso dei laboratori di prova, dalla oramai pluriantenata UNI CEI EN 45001. Infatti, in questa norma, le azioni correttive comprendevano tutto, sia quelle che oggi sono definite correzioni, sia le azioni correttive vere e proprie. Nella realtà dei fatti, però, le azioni correttive non sono utilizzabili per il ripristino della conformità, attività questa garantita dalla correzione (trattamento immediato), che va sempre effettuata tempestivamente nel momento in cui si riscontra una non conformità, ma vanno utilizzate, se ritenuto necessario, come strumento definitivo e risolutore proprio per eliminare gli elementi che sono la causa che hanno originato la non conformità. Il tempo di attuazione di un’azione correttiva è sicuramente più lungo di quello che, in genere, richiede una correzione e può essere necessario eseguire più attività sotto la responsabilità di più funzioni. La valutazione sull’opportunità o meno di una sua attivazione riguarderà considerazioni sulla criticità degli impatti che la situazione non conforme ha rispetto ai risultati del processo. In caso di criticità elevate la sua attivazione deve essere immediata, mentre in altre circostanze si potrà valutare l’opportunità o meno d’intervenire. Introducendo il concetto di criticità sui risultati di un processo è naturale pensare che questo sia il frutto di un’analisi dei rischi il cui risultato dovrebbe condurre alla decisione se fare o no l’azione correttiva. Da quanto detto appare evidente che l’azione correttiva è uno strumento la cui attivazione, in alcuni casi, può es-

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I SERIALI CONFORMITÀ E AFFIDABILITÀ

sere complessa e può richiedere a sua volta metodologie specifiche per l’effettuazione dell’analisi delle cause quali ad esempio brainstorming, Ishikawa, FMEA, ecc. Altro elemento distintivo riguarderà sia la definizione delle modalità sia la definizione del tempo intercorrente tra il completamento delle attività richieste nell’azione correttiva e la verifica della sua efficacia che porterà, se l’esito è positivo, alla sua chiusura definitiva. Azioni Preventive Le modalità di gestione delle azioni preventive sono esattamente identiche a quelle previste per le azioni correttive. La differenza tra i due tipi di azioni sta nel fatto che l’azione preventiva è attuata in un contesto in cui una eventuale non conformità non si è ancora manifestata, mentre l’azione correttiva scaturisce sempre da una o più non conformità che si sono già manifestate. Considerazioni sulle “Azioni” A questo punto è doveroso considerare che la base comune con cui un sistema di gestione opera sui suoi stessi elementi è “l’AZIONE”. Questa può essere un’azione che mira a intervenire per correggere delle deviazioni puntuali o ripetute nel tempo, con l’obiettivo di contenere o eliminare gli effetti negativi sui risultati delle attività consentendo una maggiore stabilità ai processi del sistema; in tal caso si parlerà di “azione correttiva”. Oppure l’azione è originata da un’analisi dei dati disponibili, dall’esigenza di raggiungere obiettivi strategici e operativi in una logica bilanciata di costi-benefici. Questa è l’azione preventiva e può essere utilizzata per pianificare e monitorare il percorso per il raggiungimento di obiettivi che possono riguardare il miglioramento di un prodotto (risultato di un processo) oppure il miglioramento del processo stesso. Anche nelle azioni preventive, come già visto in quelle correttive, la complessità degli strumenti di registrazione può dipendere dall’ampiezza dell’azione da fare. Per rendere più oggettive le considerazioni fin qui espresse, si potrebbe pensare, ad esempio, di misurare la

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maturità di un sistema di gestione associando a questa la sua capacità di agire in prevenzione. Questo potrebbe essere sintetizzato, ad esempio, in un “Indice di capacità preventiva” definito come: “la capacità di autocontrollo di un’Organizzazione o di un Reparto nella gestione preventiva di possibili situazioni a rischio”. Tale indicatore terrà conto se un’Organizzazione utilizza più azioni preventive rispetto alle correttive. In definitiva, man mano che un sistema di gestione è applicato, i suoi utilizzatori dovrebbero aver maturato una capacità di pianificazione che gli consente di raggiungere una maggiore efficacia ed efficienza dei processi. Per poter realizzare tutto ciò, è necessario riesaminare i dati prestazionali dei processi, identificare i target da garantire e pianificare le azioni conseguenti in una logica di priorità individuate (vedi Fig. 2). CONCLUSIONI La gestione dei reclami, delle non conformità, delle azioni correttive e preventive è un processo che ancora oggi fa fatica a essere sistematicamente utilizzato per vari motivi. Quali essi siano, però, la base comune rimane l’inerzia alla formalizzazione degli eventi, non tanto al fatto che gli eventi non succedano. Non è possibile credere che, dopo un anno di lavoro, con migliaia di risultati forniti, i processi abbiano raggiunto una perfezione sovrannaturale perché il numero di non conformità è pressoché zero. Neanche madre natura riesce a ottenere tali risultati, perché è come avere, ad esempio, un albero di melo i cui frutti hanno tutti la stessa dimensione, lo stesso colore, lo stesso sapore, ecc. Finché non ci si renderà conto che la gestione di una non conformità, oltre a essere un indicatore prestazionale della bontà di processo, è anche uno strumento di flessibilità organizzativa e non si collegheranno coerentemente i livelli di responsabilità e di registrazione con la sua criticità e ampiezza

Figura 2 – Indice di capacità preventiva

organizzativa, sarà sempre vista come una sovrastruttura che fa perdere del tempo prezioso nella soluzione di un evento difforme. Bisognerà, invece, considerare la gestione di una non conformità come uno strumento che consente di operare in modo differente da quanto scritto in procedura garantendo comunque di operare in modo controllato in quanto consente di gestire una situazione utile a garantire un risultato efficace nel momento in cui, per varie ragioni, un processo non riesce a fornire le prestazioni per il quale è stato pianificato. Infatti, identificare una soluzione valida in quel momento per quella specifica circostanza equivale a descrivere una modalità per operare nel modo più idoneo possibile per garantire comunque un esito efficace nelle attività interessate alla non conformità. Ma cos’è “una modalità definita per svolgere un’attività” se non una procedura formalizzata? Ecco che, anche se solo per una piccola parte, pianificare un’azione risolutrice (correzione), nell’ambito della gestione di una non conformità, è come riscrivere una parte di procedura che vale in quel preciso momento e per quelle specifiche circostanze. Qualora tali circostanze si riverificassero nel tempo, (non conformità ripetute), potrebbe essere necessaria la modifica definitiva di una procedura mediante la gestione di un’azione correttiva. Tommaso Miccoli, Laureato in Scienze Strategiche e Scienze Politiche, è amministratore della Tiemme Sistemi sas. Membro fondatore del network Kosmosnet. Si occupa della Progettazione, Sviluppo e Ottimizzazione di Processi Organizzativi e di Supporto alla definizione di Strategie e ottimizzazione dei Sistemi di Governance. È Lead Auditor Certificato di Sistemi di Gestione.

METROLOGIA LEGALE

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

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Liberalizzazione gas e luce: situazione Kafkiana... Gas & light liberalization: a Kafkian situation...

LEGAL AND FORENSIC METROLOGY This section intends to discuss the great changes on Legal Metrology after the application of the Dlgs 22/2007, the socalled 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 ambito forense (CTU, CTP). Scrivete all’Avv. Scotti o al Direttore, e verrete accontentati! LA LIBERALIZZAZIONE E LA LIBERTÀ DEL MERCATO NELLE FORNITURE

La liberalizzazione per la fornitura di utenze gas ed energia elettrica, come è noto, ha consentito a numerose aziende private di affacciarsi sul mercato offrendo un’ampia gamma di soluzioni contrattuali agli utenti che, attualmente, hanno facoltà di scegliere l’operatore ritenuto più adeguato alle proprie esigenze. Il sistema disegnato dal legislatore prevede una notevole libertà, per gli operatori del settore, di prevedere condizioni contrattuali da proporre alla clientela, senza un necessario controllo preventivo da parte di soggetti terzi: quest’ultimo viene effettuato, nella maggiore parte delle ipotesi, solo a seguito di segnalazioni inoltrate all’organo competente per la vigilanza, l’Autorità per l’Energia Elettrica e il Gas. In considerazione di tale situazione appare evidente che, per rendere maggiormente competitivi i propri prodotti, numerose aziende assumono comportamenti che, benché apparentemen-

te rispettosi e osservanti delle norme, si dimostrano del tutto illeciti. Infatti accade frequentemente che clausole che impongono una situazione sbilanciata a favore dell’operatore e in danno all’utente siano inserite nei contratti e incidano negativamente sulla posizione del destinatario della fornitura, il quale si troverà in condizione tale da vedere compromesso il proprio diritto di difesa (p.es.: penali di recesso onerose, adempimenti specifici e particolari per la disdetta, ecc.). Tuttavia, tali comportamenti possono essere agevolmente (più o meno) individuati mediante un’attenta lettura del contratto prima della stipula, anche se non si può trascurare che, il più delle volte, l’utente concluda il contratto, sottoscrivendo la modulistica, senza aver preso cognizione di tutte le clausole nello stesso contenute. Risulta evidente che anche tale modalità di conclusione del contratto, sebbene formalmente ineccepibile ma di fatto realizzata nell’ignoranza dell’utente circa le condizioni di stipula, costituisce una metodologia contraria alle norme vigenti,

soprattutto in materia di consumatori (categoria protetta che necessita, secondo il legislatore, di particolari accorgimenti volti a evitare una prevaricazione da parte del soggetto contraente forte, rappresentato dall’azienda). In realtà le insidie più pericolose sono quelle che si manifestano per lo più nel momento in cui l’utente, vincolato da un contratto con un dato fornitore, decida di stipulare un contratto con altro operatore. Tale facoltà di recesso, prevista in tutti i contratti di fornitura, può essere esercitata dall’utente, secondo quanto stabilito dalle norme generali, in qualsiasi momento purché ciò avvenga nelle forme pattuite all’interno del precedente contratto concluso. Purtroppo, nonostante l’osservanza di tali adempimenti, l’utente può trovarsi comunque nella poco gradevole situazione di non potersi liberare dal contratto con il precedente operatore, come recentemente accaduto in un caso concreto che vado brevemente a esporre. Un soggetto consumatore, quindi utente tutelato secondo il vigente Codice del Consumo e successive modifiche e integrazioni, stipula, con azienda di primaria rilevanza, un contratto di fornitura di energia elettrica e gas che, benché unico, prevede due identificativi differenti per lo stesso cliente cui viene assegnato un codice per l’utenza gas e un codice per l’utenza energia. Successivamente, nell’imminenza del trasloco in altro appartamento (situato in una diversa località), l’utente procede a comunicare il proprio recesso dal contratto, indicando espressamente entrambi gli identificativi ed evidenziando la propria intenzione di cessare sia l’utenza di energia che quella del gas. Nonostante tale manifestazione di volontà dell’utente, la compagnia gli trasmette una fattura relativa al consumo di gas per il periodo successivo a quello in cui è stato comunicato il recesso, dando evidenza, in tal modo, di avere accetta-

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to il recesso per la parte di contratto che riguarda la fornitura di energia elettrica e non, invece, quella del gas. L’utente provvede tempestivamente a contestare tale fatturazione e ribadisce nuovamente il proprio recesso dal contratto relativo anche alla fornitura di gas che, peraltro, in considerazione del fatto che l’immobile (precedentemente occupato dall’utente in questione) risultava libero e il contatore era stato piombato, non poteva presentare alcun consumo. Tuttavia l’azienda, in totale disapplicazione delle norme commerciali che impongono un comportamento improntato alla buona fede, soprattutto nei casi in cui si tratti di contratti con consumatori, continua (anche tuttora) a inoltrare all’utente fatture relative a consumo di gas per l’utenza cessata e conseguenti solleciti, che sono prontamente contestati, sebbene in via stragiudiziale. Ulteriormente, a dimostrazione del comportamento discutibile dell’operatore, si verifica, a distanza di circa 3 mesi dalla comunicazione di recesso trasmessa dall’utente in questione, un fatto surreale che potrebbe qualificare la vicenda come una tipica situazione kafkiana: un nuovo inquilino va a occupare l’immobile precedentemente abitato dall’utente “perseguitato” e stipula un contratto di fornitura per energia elettrica e gas con un operatore diverso: tale contratto è espressamente riferito all’utenza gas, cessata con la precedente compagnia, che risulta ben identificata in ciascuna fattura con il numero matricola del contatore, citato anche nelle fatture contestate ed emesse dalla compagnia di cui si discute. Stesso numero di matricola indi stesso contatore, due compagnie diverse di fornitura, due utenti diversi (uno effettivo l’altro virtuale) e, ovviamente, due consumi diversi (unico dato in comune, decisamente confortante, è che le utenze sono entrambe riferite allo stesso appartamento): l’apoteosi dell’assurdo! Ma vi è di più! Nel frattempo (ovvero successivamente al trasloco) l’utente, per la nuova abitazione occupata, stipula un nuovo contratto, sempre con la compagnia di cui sopra1, per la fornitura di energia elettrica e gas, cui è associato un nuovo codice cliente e per il quale risultano sempre regolarmente saldate le periodiche fatture di consumo, che

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METROLOGIA LEGALE

rimangono, per un certo tempo (circa un anno e mezzo), distinte rispetto alle fatture illegittime e persecutorie relative all’utenza cessata. Sorprendentemente (ma non troppo visti gli antecedenti), a seguito delle continue contestazioni dell’utente riferite alle immotivate richieste di pagamento per forniture di fatto non più esistenti (sia perché cessate dal nostro, sia perché gestite ormai da altro operatore che ha preso in carico il contatore gas in questione), l’azienda procede, arbitrariamente e in via del tutto unilaterale senza nulla comunicare preventivamente, a unificare le due posizioni associate all’utente, quella cessata e quella attualmente utilizzata nella nuova abitazione, mediante un solo identificativo che, neanche a dirlo, è quello attribuito all’utente con il nuovo contratto! Tale abile mossa, apparentemente innocua, potrebbe consentire alla compagnia di adottare strumenti molto convincenti nei confronti dell’utente, cui potrebbe essere intimato, in caso di mancato pagamento delle somme pretese per il consumo riferito all’utenza cessata, il distacco delle forniture, ivi incluse quelle regolarmente saldate ed effettivamente utilizzate. In ogni caso, anche nell’ipotesi in cui la compagnia non provvedesse al distacco delle forniture tutte, detta situazione espone l’utente a indebite richieste di pagamento che potrebbero trovare soddisfazione nell’emissione di un decreto ingiuntivo2 che imporrebbe, al fine di evitare il consolidarsi di una situazione illegittima, una difesa in sede giudiziale da parte dell’utente, con conseguente dispendio di risorse economiche (quanto meno in via anticipata). Allo stato, stante la situazione ingarbugliata in cui si trova l’utente citato, l’unica via percorribile, utile per porre un punto fermo alla vicenda, in assenza di procedure alternative di risoluzione delle controversie, risulta essere quella di un giudizio ordinario che, alla luce di quanto stabilito dalle norme in materia di energia, in specie l’art 2 legge 481/953 avrebbe dovuto essere superato o, comunque, essere contemplato come extrema ratio. Infatti, contrariamente a quanto avviene nell’ambito delle telecomunicazioni, ove il legislatore ha previsto, quale condizio-

ne di procedibilità per un giudizio che coinvolga un operatore e un utente, l’obbligatoria procedura di conciliazione dinanzi al Corecom competente per regione, nel settore energia un meccanismo analogo non è presente, benché siano promosse forme di composizione della lite in via extragiudiziale. Detta mancanza determina, come è intuibile, un ulteriore rafforzamento delle posizioni dominanti dei fornitori attivi nel campo energetico che possono permettersi costi legali importanti a differenza degli utenti i quali rischiano di trovarsi coinvolti in controversie che faticano ad affrontare sotto il profilo economico. In conclusione la vicenda sopra riportata, che temo possa non essere l’unica nel panorama variegato del settore ormai liberalizzato dell’energia e del gas, mostra, oltre che una certa confusione del settore (e forse una cattiva organizzazione e gestione da parte degli operatori), una debolezza insita nel sistema così strutturato che deriva, principalmente, da lacune normative conseguenti alla mancata adozione di regolamenti contemplati dalle norme generali ma alle quali ancora non si è dato seguito. NOTE 1

A discolpa del nostro utente si precisa che il nuovo contratto stipulato con la compagnia di cui si discute è stato concluso molto prima che venissero trasmesse le fatture per l’utenza cessata. 2 Si rende opportuno precisare che un decreto ingiuntivo può essere ottenuto sulla scorta delle sole fatture emesse. Sarà poi onere del destinatario dell’ingiunzione opporsi in sede giudiziale se ritiene tali fatture immotivate. In mancanza di opposizione il decreto ingiuntivo diviene definitivo. 3 Entro sessanta giorni dalla data di entrata in vigore della presente legge, con uno o più regolamenti emanati ai sensi dell’articolo 17, coma 1, della legge 23 agosto 1988, n. 400, sono definiti: a. le procedure relative alle attività svolte dalle Autorità idonee a garantire agli interessati la piena conoscenza degli atti istruttori, il contraddittorio, in forma scritta e orale, e la verbalizzazione; b. i criteri, le condizioni, i termini e le modalità per l’esperimento di procedure di conciliazione o di arbitrato in contraddittorio presso le Autorità nei casi di controversie insorte tra utenti e soggetti esercenti il servizio, prevedendo altresì i casi in cui tali procedure di conciliazione o di arbitrato possano essere rimesse in prima istanza alle commissioni arbitrali e conciliative istituite presso le camere di commercio, industria, artigianato e agricoltura, ai sensi dell’articolo 2, comma 4, lettera a), della legge 29 dicembre 1993, n. 580. Fino alla scadenza del termine fissato per la presentazione delle istanze di conciliazione o di deferimento agli arbitri, sono sospesi i termini per il ricorso in sede giurisdizionale che, se proposto, è improcedibile.

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▲ Maria Cristina Sestini

L’evoluzione normativa della metrologia legale in Italia 2 – La Metrologia legale nel contesto comunitario

HISTORICAL EXCURSUS ABOUT LEGAL METROLOGY This second paper is intended to describe the process of integration within the European Union on a new basis, by harmonizing the essential requirements of instruments, and by applying the “general reference to standards” and the principle of mutual recognition, to eliminate technical obstacles to the free movement of goods. RIASSUNTO La seconda parte dell’analisi storica descrive il processo d’integrazione del nostro Paese, relativamente all’ambito della metrologia legale, nel più ampio contesto europeo, sulla base di una strategia di armonizzazione moderna e complessa, basata sul rispetto dei requisiti essenziali e sull’utilizzo di standard di riferimento internazionali, allo scopo di eliminare qualsiasi ostacolo al mercato unico così come al progresso tecnico. IL GRANDE SOGNO D’EUROPA

Negli anni ’50 nasceva, sulle rovine della 2a Guerra Mondiale, il progetto di realizzare la cooperazione economica tra i Paesi europei, con la convinzione che questa avrebbe tra l’altro ridotto i rischi di nuovi conflitti. Furono sei Paesi, il Belgio, la Germania, la Francia, l’Italia, il Lussemburgo e i Paesi Bassi, che vollero credere in questo grandioso e lungimirante percorso, insieme ai loro leader politici e al popolo martoriato dalla guerra. Al di là delle dichiarazioni politiche, le tappe stabilite ai fini della creazione del mercato unico erano impegnative e apparivano a molti addirittura insormontabili; nonostante ciò lo sviluppo dell’integrazione europea non solo può a oggi dirsi riuscito, ma possiamo riconoscere nel suo svolgersi diversi momenti e differenti fasi e approcci: possiamo cioè modestamente volgerci indietro nel passato e tentare di farne un’analisi storica. Così è anche possibile affermare che questo percorso europeo, coinvolgendo sempre più pienamente un numero maggiore di aree di competenza, è anche riuscito a pervadere un ambito più grande di Paesi, con effetti crescenti di reciproche, continue e importanti

interdipendenze commerciali, finanziarie ed economiche. È a partire da quel dopoguerra che è stato pensato di creare un grande mercato unico, che continua a crescere per realizzare appieno le sue potenzialità, anche nel campo della metrologia legale, manifestando contestualmente e progressivamente l’esigenza di armonizzare la legislazione dei differenti Paesi attraverso una convergenza. IL VECCHIO APPROCCIO

Una prima fase nella creazione del mercato unico in Europa fu quella caratterizzata dall’adozione di direttive del cosiddetto del “vecchio approccio”, per distinguerle da quelle del nuovo corso, più recentemente inaugurato, del “nuovo approccio”. Tale tipo di armonizzazione, sia pure con i limiti che illustreremo, ebbe l’effetto dirompente di creare un mercato comune in Europa esperibile, tra gli altri, dai fabbricanti che producevano strumenti di misura rispettando le prescrizioni delle specifiche direttive europee. A seguito della successiva e pervasiva diffusione dell’europeismo, non risulta oggi facile comprendere quale enorme sforzo cul-

turale comportò, all’epoca, l’adozione di una direttiva comunitaria (la Direttiva 71/316/CEE) che prevedeva disposizioni comuni agli strumenti di misura e ai metodi di controllo metrologico, tra cui la definizione di condivise procedure di approvazione CEE del modello. Tale direttiva, inoltre, prevedeva l’adozione di direttive particolari che, a partire dal 1971, disciplinarono i requisiti per le diverse categorie di strumenti di misura. Complessivamente queste disposizioni permettevano di commercializzare e porre in servizio in tutta Europa strumenti conformi ai requisiti indicati nella direttiva, senza che ciò impedisse agli Stati di mantenere anche la propria normativa nazionale. Nella loro interezza e a posteriori, risulta facile definire queste norme come dotate di scarsa efficacia, tuttavia la loro forza fu all’epoca sicuramente dirompente, perché capaci d’inaugurare un nuovo corso. Le direttive del vecchio approccio avevano infatti in tale contesto una grande portata nella misura in cui, per la prima volta, consentivano ai fabbricanti di commercializzare liberamente i propri strumenti anche all’esterno del Paese di origine, ma presentavano anche alcuni evidenti limiti. In primo luogo avevano un carattere facoltativo, perciò ciascun Paese membro poteva mantenere le norme nazionali, sulla base di valutazioni di vario genere, alimentando due mercati paralleli. In secondo luogo queste direttive erano fortemente e dettagliatamente prescrittive, ovvero indicavano requisiti non solo di prestazione ma anche di costruzione, limitando fortemente le ulteriori ed eventuali applica-

Responsabile Servizi di metrologia legale e Laboratorio di taratura della Camera di Commercio di Prato cristina.sestini@po.camcom.it

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zioni legate al normale progresso tecnologico. Questo limite, aggravato dalle difficoltà del processo legislativo necessario a modificare una direttiva (codecisione), rendeva le direttive rapidamente obsolete e richiamava l’attenzione del legislatore comunitario sull’esigenza, come in altri campi di armonizzazione, di elaborare una nuova e più adeguata strategia d’integrazione dei mercati. STRATEGIA DEL NUOVO APPROCCIO

tura “l’urgenza di ovviare alla presente situazione nel settore degli ostacoli tecnici agli scambi e all’incertezza che ne risulta per gli operatori economici”. Nella Risoluzione il Consiglio invitava pertanto “la Commissione a trattare questa materia in via prioritaria e ad accelerare tutti i lavori in questo settore” allo scopo di contribuire alla “competitività industriale tanto sul mercato comunitario quanto sui mercati esterni”. La risoluzione prevedeva altresì quattro capisaldi sui quali si sarebbe dovuta basare questa nuova e più efficace strategia, con particolare attenzione ai settori ad alta tecnologia. In primo luogo si introduceva il basilare principio di un’armonizzazione legislativa basata sulla sola definizione di requisiti essenziali di sicurezza e di altre esigenze d’interesse collettivo, il cui rispetto doveva costituire l’unica regola per accedere liberamente al mercato

unico della Comunità. La seconda innovazione di portata storica era costituita dall’affidamento agli organismi competenti per la normalizzazione industriale del compito di elaborare le specifiche tecniche (in grado di offrire garanzie di qualità corrispondenti ai requisiti essenziali delle direttive) in considerazione delle esigenze produttive delle industrie e, come conseguenza, del progresso tecnologico le cui applicazioni risultano utili e convenienti. In tal modo il coinvolgimento della normalizzazione costituiva un apporto fondamentale per l’economicità e la speditezza del processo di accertamento della conformità, pur conservando le specifiche tecniche un carattere volontario. Ne conseguiva l’affermazione del principio di presunzione della conformità; in altri termini i prodotti fabbricati che rispettano le norme armonizzate sono ritenuti conformi ai requisiti essenziali

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Fu proprio con la Risoluzione del Consiglio del 7 maggio 1985 che il mercato europeo si aprì a nuove e più ampie possibilità d’integrazione, capaci davvero di rendere liberi i commerci e rimuovere ogni tipo di ostacoli dai mercati. La risoluzione sottolineava addirit-

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TRASDUTTORI DI FORZA PER CONDIZIONI ESTREME I trasduttori di forza U10M e U10S di HBM sono ora disponibili anche nella versione con tipo di protezione IP68. Questi trasduttori, basati sulla tecnologia degli estensimetri, sono adatti per la misurazione sia delle forze statiche sia di quelle dinamiche. Si distinguono per il corpo di misura robusto e piatto e per la compensazione personalizzata del momento torcente. Per ottenere l’elevato tipo di protezione IP68, il cavo è collegato direttamente al trasduttore anziché con un connettore dotato di chiusura a baionetta, come invece accade negli altri modelli. I nuovi trasduttori trovano applicazione, ad esempio, nei banchi di prova installati in camere climatiche. Questi trasduttori risultano ideali anche per altre applicazioni in condizioni ambientali critiche o all’esterno. Tutti i trasduttori a partire da un carico nominale di 12,5 kN sono disponibili da ora nella nuova versione con tipo di protezione IP68.

HBM Test and Measurement

Fin dalla sua fondazione in Germania nel 1950, Hottinger Baldwin Messtechnik (HBM Test and Measurement) si è costruita una reputazione come leader mondiale di tecnologia e del mercato nell’industria delle misurazioni e prove. HBM offre prodotti per la catena di misurazione completa, dalle prove virtuali a quelle fisiche. Le sedi di produzione sono situate in Germania, U.S.A. e Cina; HBM è presente in più di 80 paesi nel mondo.

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I trasduttori di forza U10M e U10S di HBM sono disponibili ora anche nella versione con tipo di protezione IP68

Per ulteriori informazioni: www.hbm.com/it/menu/prodotti/trasduttori-esensori/forza/u10-u10m-u10s

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della direttiva, fermo restando che, non rispettando queste norme, il fabbricante deve provare che i suoi prodotti rispondono comunque ai requisiti essenziali fissati dalla direttiva. È dunque evidente come il nuovo approccio, senza nulla togliere alla responsabilità dei fabbricanti, né d’altro canto liberando le autorità pubbliche dal compito di garantire la sicurezza o il rispetto delle altre esigenze in gioco, innovava sensibilmente il contesto normativo e offriva molteplici soluzioni rendendo più flessibile l’applicazione tecnologica, e neutralizzava alcuni dei disagi legati alla rigidità burocratica e normativa.

co (NAWI) in armonia con i “requisiti metrologici e di prestazione essenziali” prescritti dalla direttiva. Pur mantenendo un impianto fortemente dettagliato nella prescrizione dei requisiti non solo prestazionali, la direttiva produceva l’effetto di uniformare completamente, nel campo di applicazione definito dalla stessa, la Figura 2 – Applicazione delle procedure previste produzione degli strudalla Direttiva 90/384/CEE per la valutazione della conformità menti per pesare sulla base del nuovo principio dell’armonizzazione totale, e a partire mente definita Direttiva MID nel mondo da una determinata data imponeva agli degli addetti ai lavori, recepisce appieLA DIRETTIVA 90/384/CEE Stati membri, ai fini della commercializ- no i princìpi della risoluzione del ConsiDISCIPLINA GLI STRUMENTI zazione e messa in servizio degli stru- glio 7 maggio 1985 applicandoli al PER PESARE A FUNZIONAMENTO menti per pesare a funzionamento auto- mondo della metrologia. L’intento era NON AUTOMATICO matico, il comune canale europeo. quello d’innovare sensibilmente e masLa direttiva prevede inoltre la presenza sicciamente il panorama normativo, Una tappa di avvicinamento verso il di un organismo notificato, dal singolo anche e in particolare là ove esistevano pieno esplicarsi della filosofia del nuovo Stato membro agli altri Stati e alla direttive specifiche tecnicamente supeapproccio nell’ambito della metrologia Commissione, per l’espletamento dei rate che avevano in qualche modo limilegale è costituita dalla Direttiva compiti di accertamento della conformi- tato le soluzioni tecnologiche e organiz90/384/CEE del Consiglio, del 20 giu- tà, quali l’esame CE del tipo, la verifica zative applicabili dall’industria nella gno 1990, già orientata a un’integra- CE, la dichiarazione CE di conformità fabbricazione degli strumenti di misura. zione basata sull’adozione di norme al tipo e la verifica CE all’unità. La direttiva disciplina differenti tipologie cosiddette armonizzate che costituisco- Da mettersi quindi in rilievo l’ulteriore di strumenti, negli allegati da MI-001 a no riferimento per la valutazione della ausilio, da questo momento in poi desti- MI-010, abrogando (a decorrere dal conformità degli strumenti di misura per nato ad assumere una sempre maggior 30/10/2006) undici direttive del vecpesare a funzionamento non automati- rilevanza nella metrologia legale, del- chio approccio e consentendo la coml’applicazione della “ga- mercializzazione e la messa in servizio ranzia della qualità del- degli strumenti conformi alle precedenti la produzione” che con- normative solo fino al 30/10/2016. sente adesso al fabbri- Numerose e flessibili sono le soluzioni cante di dichiarare la offerte ai fini dell’accertamento della conformità dei propri conformità; queste d’altro canto si avvanstrumenti alla direttiva e taggiano abbondantemente del princidi apporre lui stesso tutte pio della presunzione di conformità e del le marcature e i sigilli riconoscimento di altrettanto vari e comprevisti. petenti organismi notificati preposti alla funzione di accertamento della conformità degli strumenti ai requisiti. LA DIRETTIVA La snellezza a cui è ispirato l’impian2004/22/CE to normativo della direttiva e degli RELATIVA allegati non deve relegare in secondo AGLI STRUMENTI piano la complessità dell’architettura DI MISURA (MID) congegnata dal legislatore comunitario che stabilisce un insieme di valutaLa Direttiva 2004/22/ zioni, ruoli e d’impegni dei diversi CE del Parlamento Euro- attori che niente toglie, ma anzi accreFigura 1 – Adozione di una direttiva sulla base della procedura peo e del Consiglio, sce sicuramente la correttezza e la rindi codecisione, adesso procedura legislativa ordinaria dell’UE comunemente e breve- tracciabilità degli strumenti di misura,

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valorizzandone l’importanza e assicurandone la correttezza nelle transazioni. Nell’ottica del mercato unico la direttiva stabilisce infatti che i controlli metrologici legali non devono costituire un ostacolo alla libera circolazione degli strumenti, che le disposizioni devono essere le medesime in tutti i Paesi membri e le prove di conformità degli strumenti accettate in tutta la Comunità. D’altro canto la statuizione dei requisiti prestazionali assicura ai cittadini un similare ed elevato livello di protezione, ravvisando un interesse pubblico nella misurazione in generale, e in particolare nella sanità pubblica, nella sicurezza e nell’ordine pubblico, nella protezione dell’ambiente e dei consumatori, nel campo di applicazione delle tasse e diritti e nella lealtà delle transazioni commerciali che incidono nella vita quotidiana dei cittadini. L’ampiezza di tali funzioni richiama gli Stati a svolgere il loro ruolo consapevolmente obbligandoli, qualora non prevedano l’utilizzo di strumenti di misura marcati CE per le suddette funzioni di misurazione, a comunicarne i motivi alla Commissione (principio di opzionalità). La disciplina dei requisiti essenziali degli strumenti è basata sulla definizione degli stessi nell’Allegato I, completati dai requisiti stabiliti distintamente in ciascuno degli allegati specifici per ciascuna tipologia di strumento (da MI001 a MI-010), ove si illustrano in modo più dettagliato alcuni aspetti dei requisiti generali. Senza potersi qui addentrare in una dettagliata disamina, che richiederebbe una trattazione così ampia da non poter essere accolta da un’illustrazione giornalistica, quel che preme sottolineare per avere una cognizione delle innovazioni introdotte dalla MID, è il ruolo del fabbricante e dell’organismo notificato nel processo di accertamento della conformità, nell’ambito del quale lo Stato membro e la stessa Commissione assumono il compito di garante pubblico in un contesto di vigilanza e cooperazione amministrativa. La valutazione della conformità ai requisiti essenziali è adesso sviluppata essenzialmente attraverso un confronto

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tra il fabbricante, che sceglie di applicare una delle procedure di conformità tra quelle riportate negli specifici allegati della Direttiva MID, descritte nelle procedure da A ad H1, e l’Organismo Notificato che esegue la valutazione stessa. Da un lato quindi il fabbricante, che produce la documentazione tecnica e descrive la progettazione, la fabbricazione e il funzionamento dello strumento di misura, definisce le caratteristiche metrologiche, specifica la posizione dei sigilli e delle marcature, assicura la compatibilità con interfacce e sottounità: dall’altro, normalmente costituito in forma imprenditoriale, il ruolo dell’organismo notificato (dallo Stato membro agli altri Stati membri e alla Commissione), che assicura terzietà, imparzialità, competenza tecnica in campo metrologico, conoscenza delle norme e responsabilità. Questa sinergia assicura completezza e certezza nella procedura di accertamento della conformità consentendo infine l’applicazione della marcatura “CE” e della marcatura metrologica supplementare, e lascia agli Stati membri il compito principale di eseguire sugli strumenti la vigilanza del mercato e i controlli successivi alla messa in servizio. Fermo restando il riferimento delle norme armonizzate e dei documenti normativi (Raccomandazioni OIML) in linea con quanto stabilito dalla Risoluzione del Consiglio del 1985, è chiaro come la scelta tra le diverse formule consentite per l’accertamento della conformità offra una serie di opportunità calibrate sulla base della complessità costruttiva e tecnologica così come dell’organizzazione o delle esigenze produttive. Il ventaglio è ampissimo, a partire dalla procedura più basilare, basata sul controllo di produzione interno e applicabile a strumenti che non presentano particolari difficoltà di esame (A, Controllo di produzione interno), sino alle formule che preventivamente effettuano l’esame del progetto tecnico di uno strumento (B, Esame del tipo), adottando successivamente un’ulteriore procedura per l’accertamento di conformità basata ad esempio sul controllo di produzione interno (C, controllo di produzione interno), ovvero utilizzando la garanzia sulla

qualità del processo di produzione (D, Garanzia di qualità del processo di produzione) o, alternativamente, garantendo la qualità dell’ispezione e delle prove sul prodotto finale (E) o infine verificando il prodotto attraverso esami e prove (F). Da notarsi come le opportunità offerte per l’accertamento della conformità, oltre all’Allegato G, inerente la verifica di un unico prodotto, siano completate da due ulteriori procedure, l’Allegato H ed H1, che prevedono un’ampissima responsabilizzazione del fabbricante. In tali procedure il fabbricante applica un sistema di qualità approvato, relativo all’ispezione e alle prove effettuate sul prodotto finale, sotto la sorveglianza dell’organismo notificato e sono opportunamente denominate “Garanzia della qualità totale” proprio perché l’accertamento è condotto dal fabbricante mentre l’organismo notificato effettua la sorveglianza riguardo al soddisfacimento degli obblighi derivanti dal sistema di qualità approvato. RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

1. La Direttiva CE MID sugli strumenti di misura. Più responsabilità per i fabbricanti. Resta il problema della garanzia della riferibilità delle misure Pubblicato su T_M n. 4/2005, p. 293. 2. Guide to the implementation of a directives based on the New Approach and the Global Approach – European Commission.

Maria Cristina Sestini è Responsabile dei “Servizi di Metrologia” della Camera di Commercio di Prato, dell’Organismo Notificato n. 1273 e responsabile tecnico di laboratorio accreditato di taratura. Ha collaborato con il Ministero dello Sviluppo Economico nell’ambito del Protocollo d’intesa con Unioncamere e ha partecipato alle riunioni del Gruppo di Lavoro “Strumenti di Misura” della Commissione Europea, del Comitato del WELMEC e del WELMEC WG8.

MANIFESTAZIONI EVENTI E FORMAZIONE

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2013 eventi in breve 2013

20-22 marzo

Bilbao, Spain

International Conference on Renewable Energies and Power Quality (ICREPQ'13)

http://www.icrepq.com

01-04 aprile

Beijing, China

2013World Congress on lndustrial Materials-Applications, Products, and Technologies WCIM2013

http://www.wcim-conf.org/

17-18 aprile

Torino, Italy

7a Edizione Affidabilità e Tecnologie

www.affidabilita.eu

17-18 aprile

Vancouver, Canada

2013 International Conference on Civil, Materials and Environmental Sciences (CMES 2013)

http://www.cmes-conf.org/

21-22 aprile

Singapore

2013 International Conference on Materials, Mechatronics and Automation (ICMMA 2013)

www.icmma-conf.org/

21-23 aprile

Boston, USA

ASPE 213 Spring Topical Meeting

13-17 maggio

Istanbul, Turkey

IV International Conference on Power Engineering, Energy and Electrical Drives, POWERENG

www.powereng2013.org

21-23 maggio

Milano, Italy

Fotonica 2013 - 15° Convegno Nazionale sulle Tecnologie Fotoniche

www.aeit.it/man/Fotonica2013

22-23 maggio

Beijing, China

2013 Asian Pacific Conference on Chemical, Material and Metallurgical Engineering

http://www.apccmme-conf.org

24-29 maggio

Lisbon, Portugal

BIOTECHNO 2013

http://www.iaria.org/conferences2013/BIOTECHNO13.html

28-31 maggio

Tipei, Taiwan

2013 IEEE International Symposium on Industrial Electronics

http://www.isie2013.org

31 magg-gio-02 giugno

Wuhan, China

2013 Spring International Conference on Wireless Communications and Networks(CWCN-S)

www.engii.org/scet2013

03-04 giugno

Lecce, Italy

4th Imeko TC19 Symposium on Environmental Instrumentation and Measurements http://imekotc19.2013.unisalento.it

06-07 giugno

Firenze, Italy

12th IMEKO TC10 Workshop on Technical Diagnostics

06-08 giugno

Gdansk, Poland

6th INTERNATIONAL CONFERENCE ON HUMAN SYSTEM INTERACTION HSI 2013 http://hsi.wsiz.rzeszow.pl

06-07 giugno

Firenze, Italy

2013 IMEKO TC10 Congress

http://www.imekotc10-florence.org

09-14 giugno

San Jose, USA

CLEO 2013

http://www.cleoconference.org/home

11-13 giugno

Alghero, Italy

4th International Conference on Clean Electrical Energy (ICCEP 2013)

www.iccep.net

26-28 giugno

Istanbul, Turkey

International IIE Conference

http://www.iieistanbul.org

09-12 luglio

Orlando, USA

6th International Multi-Conference on Engineering and Technological Innovation: IMETI 2013

www.2013iiisconferences.org/imeti

09-12 luglio

Orlando, USA

11th International Conference on Education and Information Systems, Technologies and Applications: EISTA 2013

http://www.2013iiisconferences.org/eista

18-19 luglio

Barcelona, Spain

19th IMEKO TC-4 Symposium

www.imeko2013.es

29-31 luglio

Reykjavik, Iceland

8th International Joint Conference on Software Technologies (ICSOFT 2013)

http://www.icsoft.org

29-31 luglio

Reykjavik, Iceland

10th International Conference on Informatics in Control, Automation and Robotics (ICINCO 2013)

http://www.icsoft.org

25-28 agosto

Seoul, Korea

The 2013 International Conference onAdvances in Robotics Research (ICARR13)

http://anbre.cti3.com/anbre13.htm

25-28 agosto

Seoul, Korea

2013 World Congress on Advances in Nano, Biomechanics, Robotics, and Energy Research (ANBRE13)

http://anbre.cti3.com/anbre13.htm

04-06 settembre

Genova, Italy

2013 Joint IMEKO TC1-TC7-TC13 Symposium

http://www.imeko-genoa-2013.it

08-11 settembre

Trento, Italy

Congresso GMEE 2013

www.gmee.org

08-11 settembre

Trento, Italy

Congresso GMMT 2013

09-10 settembre

Bangkok, Thailand

4th ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE ON SOFTWARE ENGINEERING & APPLICATIONS (SEA 2013)

16-21 settembre

Alhusta, Crimea

Nanomaterials: Applications & Properties 2013 (NAP 2013)

19-22 settembre

Vilamoura, Portugal

12th European AAATE Conference, Association for the advancement of Assistive Technology in Europe

www.aaate.org

20-22 settembre

Hainan, China

2013 International Conference on Advanced ICT(Information and Communication Technology) for Business and Management (ICAICTBM2013)

http://www.icaictm2013.org/

29 settembre-03 ottobre

Porto, Portugal

ADVCOMP 2013, The Seventh International Conference on Advanced Engineering Computing and Applications in Sciences

http://www.iaria.org/conferences2013/ADVCOMP13.html

10-13 novembre

Vienna, Austria

IEEE IECON- 39th Annual Conference of IEEE Industrial Electronics Society

http://www.iecon2013.org

http://www.imekotc10-florence.org

http://www.softwareng.org

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SPAZIO 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

Premio di Dottorato Italo Gorini. Il Consiglio Direttivo ha confermato il Prof. Docchio come Direttore della Rivista Tutto Misure. Infine il Dott. Gianfranco Molinar Bin Beciet viene nominato Socio Onorario (complimenti della Direzione!).

Institute of New York, uno in automazione, uno in produzione industriale, ricevendo un finanziamento di 60.000 € per ciascuno dei due progetti. Inoltre, nell’ambito del VII Programma Quadro, è stata ultimata con successo la procedura di valutazione di un progetto dal titolo Model-Driven European Paediatric Digital Repository (MD PAEDIGREE), un importante progetto con 23 partner, un bilancio globale di 11.869.000 €, con un budget previsto per la sede de La Sapienza di 402.000 €. Nello specifico, il gruppo di ricerca della Sapienza si occuperà della validazione dei dati sperimentali biomeccanici del cammino di pazienti in età pediatrica con patologie neurologiche e contribuirà allo sviluppo di modelli biomeccanici specifici per le patologie identificate.

GMMT: FINANZIAMENTI PER IL GRUPPO DI MISURE MECCANICHE E TERMICHE DELLA SAPIENZA DI ROMA

GMMT: FINANZIAMENTI PER IL GRUPPO DI MISURE MECCANICHE E TERMICHE DELL’UNIVERSITÀ DI PADOVA

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

Il Consiglio Direttivo del GMEE si è riunito il giorno 14 dicembre 2012, a Roma presso la sede dell’Università di Roma La Sapienza. Tra le comunicazioni d’importanza per i lettori, la notizia che il Presidente Betta ha recentemente partecipato all’incontro EURAMET tenuto a Berlino finalizzato alla definizione del bando per il nuovo progetto EU riservati agli Istituti Metrologici (NMI). Le tematiche trattate saranno energia e ambiente. Sembra sia prevista la partecipazione anche di enti che non siano NMI. Si stanno per concludere le procedure di estrazione dei membri delle commissioni per le Abilitazioni Nazionali. Per quanto riguarda le Borse di Studio per l’estero, il Consiglio Direttivo ha dato mandato di predisporre il bando per una Borsa per il 2013. Similmente verrà predisposto il bando per un

Il Prof. Paolo Cappa de La Sapienza di Roma ha ricevuto finanziamenti per l’attivazione di alcuni progetti internazionali di rilievo.

Il Programma di ricerca DREAMS (Prof. Stefano Debei) è parte della missione ExoMars dell’ESA con la collaborazione dell’agenzia spaziale russa

In particolare, nell’ambito dei progetti di cooperazione interuniversitaria internazionale ha attivato due progetti di laurea congiunta con il Polytechnic franco.docchio@ing.unibs.it

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ROSCOSMS. La configurazione del programma ExoMars prevede due missioni: ExoMars 2016 – caratterizzata da un orbiter ed un lander (EDM) sia per dimostrazione tecnologica che per attività scientifiche; ExoMars 2018 – caratterizzata da un rover ESA per la ricerca di tracce di vita su Marte e per la validazione tecnologica dei sistemi di navigazione, di mobilità superficiale e di accesso al sottosuolo. In particolare, la missione del 2016 ha come obiettivo scientifico la caratterizzazione e l’approfondimento di alcune caratteristiche dell’atmosfera attraverso l’analisi combinata in remoto dall’orbiter e in-situ attraverso una suite di sensori montati sul lander, sia durante la discesa attraverso l’atmosfera sia durante le operazioni sulla superficie di Marte. Per soddisfare le finalità scientifiche della missione Exomars 2016, l’ESA ha avviato un processo internazionale di selezione di sensori da installare sull’EDM. Per rispondere a tale bando (Announcement of Opportunity) si è costituito un team internazionale a guida italiana che ha proposto DREAMS (Dust characterisation Risk assesment and Enviromental Analyzer on the Martian Surface), esperimento composto da una parte di sistema (eletttronica principale, batterie primarie, gestione e distribuzione della potenza, controllo termico, gestione e pre-elaborazione dei dati) e da sei sensori: un termometro a elevata accuratezza ed elevata prontezza che sarà realizzato dal CISAS, un misuratore di pressione e umidità relativa realizzato dall’FMI (Finnish Meteorological Insitute), un anemometro per la misura della velocità del vento marziano, un opacimetro a due canali per inferire la dinamica delle polveri e delle nubi di ghiaccio realizzato dall’istituto francese LATMOS, un elettrodo per la misura delle proprietà elettrostatiche dell’atmosfera e delle polveri anch’esso realizzato dall’istituto francese LATMOS. Il processo di selezione da parte ESA si è concluso a favore della proposta italiana, che ha sancito la validità tecnica e scientifica della proposta e la composizione del team internazionale.

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per la prima volta nell’esplorazione del pianeta, la presenza di fenomeni elettrici che Cari Colleghi, possono accompagnare vi informiamo che la prossima Giornata della Misurazione il passaggio dei dust è stata fissata per i giorni 18 giugno (nel pomeriggio) e 19 devils o delle tempeste di polvere. giugno sempre a Roma 3. Se avete qualche suggerimento per gli oratori da invitare o La proposta italiana vede il CISAS (Padova), argomenti da trattare siete pregati di scriverci. attraverso il team del Cordialmente, Prof. Stefano Debei Project Manager di tutto l’eDomenico Mirri (domenico.mirri@mail.ing.unibo.it) sperimento, responsabile della parte d’ingegnee Mario Savino (m.savino@poliba.it) ria di sistema, della realizzazione della Common Electronics Unit Il payload DREAMS è stato concepito (CEU), della realizzazione della batper avere il più alto grado possibile teria primaria, dello sviluppo e realizdi autonomia, condividendo il mini- zazione del termometro per la misura mo possibile di risorse con il Lander della temperatura dell’atmosfera marEDM, tranne per la trasmissione a ziana, dell’inclinometro MEMS acceterra dei dati acquisiti. DREAMS stu- lerometrico e dell’integrazione e coldierà le condizioni meteorologiche di laudo di tutti i sensori forniti dai partMarte durante il periodo particolare ners internazionali. Inoltre il CISAS è delle tempeste di polvere, che interes- responsabile per il condizionamento, sano il pianeta ciclicamente e spesso acquisizione e gestione dei dati di violentemente e che possono avere tutti sensori. DREAMS, finanziato dalripercussioni sulle prestazioni della l’Agenzia Spaziale Italiana, rapprestrumentazione a bordo di lander e senta un grosso impegno e una grosrover e sulla futura esplorazione con sa scommessa per l’Italia che vede equipaggio umano. In particolare come protagonista la sua ricerca in DREAMS sarà in grado di verificare, Europa.

GIORNATA DELLA MISURAZIONE 2013

Rendering dell’esperimento DREAMS

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Rubrica a cura di Franco Docchio e Alfredo Cigada

Notizie dalle altre Associazioni

OTHER ITALIAN ASSOCIATIONS This section reports the contributions from Associations wishing to use Tutto_Misure as a vehicle to address their information to the readers. RIASSUNTO Questa rubrica riassume i contributi e le notizie che provengono dalle Associazioni che vedono nella Rivista uno strumento per veicolare le loro informazioni al pubblico di Tutto_Misure. A.L.A.T.I.: LETTERA DEL PRESIDENTE ING. PAOLO GIARDINA

Egregio Direttore, è a nome mio e dei soci di A.L.A.T.I che voglio ringraziarla per lo spazio che lei, il GMEE e l’Editore A&T avete riservato nella Vostra rivista alla nostra Associazione. Spero vivamente che, oltre che da vetrina alle attività dell’associazione, questo prezioso spazio funga da luogo di confronto per tutti coloro che operano nel settore delle tarature, sia in modo diretto come i centri stessi, sia indiretto come

carenza di confronti interlaboratorio (ILC) organizzati dall’Ente ACCREDIA, soprattutto nel settore delle misure elettriche, A.L.A.T.I. ha pensato di farsi carico di organizzare tali confronti, usufruendo della collaborazione di esperti indipendenti nei settori, sia sull’esecuzione che sulla valutazione del circuito, mettendo anche a disposizione dei partecipanti gli strumenti oggetto dello stesso. Naturalmente ci rendiamo conto della limitatezza e della non ufficialità dell’ILC, che richiederebbe una struttura accreditata ISO/IEC 17043; ma considerando i tempi di accreditamento e il dubbio che lo stesso vada in contrasto con l’obiettivo di diventare soci di ACCREDIA, siamo convinti comunque che organizzare ILC serva soprattutto a dare un mezzo importante ai centri che hanno a cuore la garanzia della qualità delle loro tarature, anche fuori dai contesti ufficiali previsti da ACCREDIA come il rinnovo dell’accreditamento o la sorveglianza. Altro settore sul quale A.L.A.T.I. si sta muovendo è quello della formazione, e in questo caso della formazione specializzata, in quanto è nostra intenzione affrontare specifici argomenti attinenti alle normali attività di gestione del sistema qualità di un laboratorio metrologico. A questo proposito, approfittando della recente emissione del documento DT-02-DT “Guida alla gestione e controllo del sistema informativo dei laboratori”, che riprende il vecchio documento SIT 535, stiamo organizzando un momento formativo sull’argomento che vedrà la partecipazione di esperti

ad esempio i clienti che fruiscono di tali servizi. Per quanto riguarda la vita dell’Associazione, avrei desiderato che a quasi sei mesi dalla sua istituzione A.L.A.T.I. raggiungesse la massa critica ed economica per compiere l’auspicato passo di entrare a far parte dei soci di ACCREDIA, che era e rimane uno dei principali obbiettivi dell’Associazione, nonostante fortunatamente si abbia un aumento costante degli iscritti. Ovviamente mi rendo conto, come tutti, che la situazione economica del nostro Paese e delle nostre imprese non sta attraversando un periodo molto felice; ed è quindi difficile pretendere dai centri ulteriori sforzi economici per aderire all’associazione. Mai però come in questo difficile momento risulta necessario agire, e agire in fretta, e far fronte comune per difendere a livello istituzionale il ruolo delle nostre attività che, se pur in piccola parte, contribuiscono al mantenimento degli elevati standard qualitativi di prodotti e servizi italiani. Nonostante ciò comunque, e in attesa di tempi migliori, A.L.A.T.I. non è rimasta a guardare. E allora, grazie ai preziosi suggerimenti pervenuti dagli associati, abbiamo iniziato a lavorare partendo proprio dalle problematiche che quotidianamente coinvolgono il lavoro dei centri. Ad esempio, per far fronte alla franco.docchio@ing.unibs.it

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del settore, ma soprattutto l’apporto diretto da parte di quei centri che hanno affrontato e risolto tale problematica: ci siamo resi conto infatti che spesso tale argomento risulta abbastanza ostico da affrontare con la conseguenza o il rischio d’incorrere in numerosi rilievi da parte dell’ente accreditante. Ovviamente tutto ciò ha l’obiettivo di creare un terreno comune sul quale confrontarsi nell’ottica del miglioramento del servizio reso alla propria clientela, nel pieno rispetto dei requisiti specifici di ACCREDIA. Sperando che queste opportunità costituiscano un buon terreno di partenza per gli associati presenti e futuri di A.L.A.T.I., confidiamo che questo spazio riservatoci da T_M possa in futuro vedere numerose testimonianze da parte di chiunque voglia dare il suo contributo.

Altre Associazioni, ribadendo il forte interesse della rivista alle tematiche d’interesse della sua Associazione. In particolare, la prego di considerare queste pagine come un possibile contenitore degli estratti dei momenti di formazione di cui parla nella sua lettera, e di cui c’è tanto bisogno. Con i più vivi auguri che A.L.A.T.I. cresca nel numero di associati, e nell’impatto verso il mondo dei centri e dei suoi utenti, la saluto caramente. Il Direttore di T_M Franco Docchio ASSOCIAZIONE ITALIANA PROPRIETÀ TERMOFISICHE (AIPT)

Premio “Ermanno Grinzato”

Il Presidente A.L.A.T.I. Paolo Giardina Per informazioni: assoalati@gmail.com

NEWS

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Caro Ing. Giardina, ricevo e pubblico volentieri la sua lettera nello spazio dedicato alle

NUOVO MONITOR MAXYMOS TL: PIETRA MILIARE NEL MONITORAGGIO XY

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Sulla base delle esperienze di successo sviluppate con il monitor XY maXYmos BL nel controllo dei processi e verifica dei prodotti, Kistler offre ora maXYmos TL mod. 5877A, gamma catterizzata da ancora maggiori funzioni: dal semplice controllo forza-percorso alle applicazioni di montaggio e verifica della produzione altamente esigenti. maXYmos TL è il nuovo strumento di alto livello per il monitoraggio (OK/NOK) e l’analisi delle curve XY, ideale per le operazioni di misura più complesse della tecnologia di assemblaggio. La sua gamma di applicazioni va dal monitoraggio semplice di forza e spostamento a

L’AIPT istituisce il Premio “Ermanno Grinzato” al fine di promuovere lo studio e le applicazioni delle proprietà termofisiche, in ambito sia scientifico che industriale, tra i giovani ricercatori. Il premio è assegnato per meriti scientifici secondo i criteri pubblicati nello specifico regolamento, reperibile sul sito dell’AIPT (www.aipt-it.it), e prevede l’erogazione al vincitore di un somma in denaro di € 1.500 al netto degli oneri fiscali. Possono concorrere all’attribuzione del premio ricercatori con cittadinanza Italiana, oppure con residenza in Italia all’atto della presentazione della domanda, che abbiano conseguito da non più di 10 anni la laurea oppure il dottorato di ricerca in discipline di ambito scientifico-tecnologico. Il premio sarà assegnato da un’apposita commissione giudicatrice sulla base di un contributo scritto in forma di articolo scientifico e di una presentazione orale dello stesso, da sottoporre secondo le modalità specificate nel regolamento. L’assegnazione avverrà nell’ultima decade di settembre 2013 in concomitanza con il Convegno annuale AIPT, in programma presso l’Università di Bologna.

sofisticate applicazioni multi-canale. Le sue caratteristiche principali sono le potenti procedure di valutazione in associazione con una vasta gamma di sensori e bus di campo selezionabili liberamente, l’espandibilità fino a 8 coppie di canali e il grande Display 10,4’’ Touchscreen a colori. maXYmos TL è concepito per il montaggio in versione desktop, a parete e a pannello frontale. Tale design configurabile a piacere consente al progettista una progettazione della struttura più agevole possibile. Per ulteriori informazioni: www.kistler.com

COMMENTI ALLE NORME

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

Non conformità, azioni correttive, azioni preventive, reclami e miglioramento - Parte sesta Non conformità e azioni correttive

tutto sulla non conformità e sulle sue soluzioni: dunque l’analisi dell’azione correttiva non sembra dare nulla di più. Il secondo caso è impossibile che RIASSUNTO si verifichi, in quanto nel corso delProsegue con successo l’ampia e interessante serie di commenti di Nicola l’anno non conformità ripetitive si veriDell’Arena alla norma UNI CEI EN ISO/IEC 17025. I temi trattati sono: La ficano con difficoltà e raramente (in struttura della documentazione (n. 4/2000); Controllo dei documenti e questo caso, data la sfortuna, forse delle registrazioni (n. 1/2001 e n. 2/2001); Rapporto tra cliente e labosarebbe meglio cambiare attività). ratorio (n. 3/2001 e n. 4/2001); Approvvigionamento e subappalto (n. Quindi, normalmente, le azioni cor3/2002 e n. 1/2003); Metodi di prova e taratura (n. 4/2003, n. 2/2004 rettive sono una diversa dall’altra, con e n. 3/2004); Il Controllo dei dati (n. 1/2005); Gestione delle Apparecscarsa probabilità che su di esse si chiature (n. 3/2005, n. 4/2005, n. 3/2006, n. 3/2006, n. 4/2006, n. possano effettuare parallelismi, para1/2007 e n. 3/2007); Luogo di lavoro e condizioni ambientali (n. goni, similitudini e quindi eseguire l’a3/2007, n. 2/2008 e n. 3/2008); il Campionamento (n. 4/2008 e n. nalisi richiesta. 1/2009); Manipolazione degli oggetti (n. 4/2009 e n. 2/2010), AssicuSinceramente, se vale la seconda razione della qualità parte 1.a (n. 4/2010); Assicurazione della qualità interpretazione, per questo quarto parte 2.a (n. 1/2011); Assicurazione della qualità parte 3.a (n. 2/2011). comma non riesco a suggerire che Non conformità, azioni correttive, ecc. parte 1.a (n. 4/2011), parte 2.a (n. cosa fare se non eliminarlo dalla 1/2012), parte 3.a (n. 2/2012), parte 4.a (n. 3/2012), parte 5.a (n. norma: infatti che la stessa cosa, ma 4/2012). con un obiettivo diverso, viene prescritta nel Riesame della direzione. Inoltre, con questa interpretazione ANALISI chiaro e intuitivo che bisogna attuare manca dalla norma un requisito clasDELLE AZIONI CORRETTIVE ciò che si decide per eliminare la non sico sulla documentazione e attuazioconformità. Il comma si trova all’inter- ne. no del capitolo “selezione e attuazione” per cui l’introduzione dell’analisi sconcerta tantissimo. POSIZIONE DI ACCREDIA La seconda deriva da una lettura con SUL PUNTO 4.11.3 una maggiore riflessione e calma. Il comma sostanzialmente chiede di: Per i laboratori di prova Accredia 1) fare un’analisi delle azioni corretti- prescrive la laconica frase “si applica ve (al plurale); il requisito di norma”, e fa bene. 2) attuare le modifiche derivanti da Per i laboratori di taratura alla frase questa analisi; aggiunge “tenendo presente che a ogni La norma, al comma 4 del punto 3) documentare e attuare le modifi- azione correttiva corrisponde almeno 4.11.3, afferma che “il laboratorio che. una prescrizione (del manuale e/o deve documentare e attuare ogni Due sono i possibili casi di applica- delle procedure) resa più severa per modifica richiesta derivante dall’ana- zione del comma: azione correttiva evitare che, in futuro, abbiano a ripelisi delle azioni correttive”. Su questo che si sta attuando, oppure tutte le tersi le stesse non conformità (o altre quarto comma devo fornire due possi- azioni correttive attuate nell’anno, o non conformità molto simili) che hanno bili interpretazioni. La prima è dovuta in un periodo di tempo. Nel primo reso necessaria l’azione correttiva”. Un alla lettura frettolosa della norma. Il caso il comma è inapplicabile in macigno inutile e pericoloso. Infatti quecomma è un requisito classico, in quanto si va a effettuare l’analisi su un sto requisito obbliga a revisionare il quanto esistente già dalle prime unico caso che si è deciso di attuare, manuale e le procedure a ogni non norme, sulla documentazione e attua- e poi la norma chiede anche di effet- conformità e renderli più severi. Addio zione. Con questa versione non c’è tuare il monitoraggio. Prima di sce- ad anni di lezioni fatte per spiegare, a nulla da aggiungere o da spiegare. È glierla e attuarla, ho già sviscerato tutta Italia, di preparare il manuale in 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.

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modo da revisionarlo solamente quando ci fossero variazioni organizzative. Inoltre bisogna introdurre gradi di severità mai visti. La revisione di una procedura sbagliata (per un errore materiale o per incapacità tecnica), se essa fosse la causa della non conformità, è ovvia e non c’è bisogno di renderla obbligatoria per ogni azione correttiva. Se c’è bisogno si revisiona e si rende più severa, in caso contrario no. Inoltre questo requisito va bene per le non conformità tecniche (con le variazioni delle caratteristiche tecniche), mentre risulta di scarsa applicabilità per le non conformità gestionali. Il mio parere è che spesso Accredia si scorda di parlare a un laboratorio di taratura accreditato al quale prima di dare l’accreditamento ha verificato nei minimi dettagli e ha approvato le procedure di taratura. MONITORAGGIO

Al punto 4.11.4 la norma prescrive che “il laboratorio deve monitorare i risultati per assicurare che le azioni correttive adottate siano risultate efficaci”. Le norma parla di monitoraggio, ma personalmente preferisco utilizzare il termine verifica sia perché è più adatto a quello che bisogna fare, sia perché il termine monitoraggio comprende azioni più complicate rispetto alla verifica. Con l’edizione del 2000 delle ISO 9000 sono stati introdotti i termini di efficienza ed efficacia. La 9000 definisce efficacia (punto 3.2.14) come il “grado di realizzazione delle attività pianificate e di conseguimento dei risultati pianificati”. Questa definizione è ragionevole, tuttavia a essa preferisco la definizione dello Zingarelli “che raggiunge il fine in precedenza determinato”. Quindi nel rispetto della norma bisogna verificare che l’azione correttiva abbia raggiunto lo scopo per cui è stata attuata, e cioè: (i) eliminare la non conformità, e (ii) evitare che nel futuro si possa ripetere. Con l’introduzione dei due termini qualcosa bisognava far loro fare e così è stata introdotta la verifica dell’efficacia.

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Nella quasi totalità le non conformità sono semplici, e le rispettive azioni correttive sono facili da individuare e da attuare. Può capitare che l’azione correttiva per una non conformità complessa e grave non risolva il problema, ma è una rarità che in tutta la mia lunga attività non ho mai incontrato. Inoltre se ciò dovesse accadere mi accorgerei dell’insuccesso già prima di effettuare la verifica dell’efficacia. Per me si tratta di un’azione che non aggiunge niente alla qualità del laboratorio, ma deve essere fatta. La norma chiede la verifica dell’efficacia e non quella dell’efficienza. Prima dell’introduzione di questa verifica le norme prescrivevano la sola verifica dell’attuazione dell’azione correttiva (cioè che l’azione correttiva prevista sia stata attuata). La 17025 non la prescrive ma è opportuno che sia fatta. I metodi e i mezzi per effettuare la verifica sono: 1) la semplice verifica della documentazione emessa; 2) una semplice verifica sul posto e sul prodotto; 3) un audit semplice; 4) un audit complesso. La scelta dipende dalla complessità della non conformità e dell’azione attuata e dalla numerosità delle azioni attuate. I tempi di effettuazione della verifica sono diversi: la verifica di attuazione è immediata, la verifica di efficacia per eliminare la non conformità può essere fatta entro breve tempo mentre quella per evitare il ripetersi può richiedere anche parecchio tempo. Il tutto si capisce con un esempio: una prova ha portato a una non conformità perché il personale non era addestrato. In questo esempio bisogna attuare un’azione correttiva per eliminare la non conformità e un corso di addestramento al personale per evitare che nel futuro si possa ripetere lo stesso errore. La verifica di attuazione e di efficacia è rinviata a dopo la frequenza al corso, mentre quella di eliminazione della non conformità è immediata (a volte anche nello stesso giorno della sua rilevazione).

La responsabilità per l’effettuazione della verifica dipende dalla tipologia della verifica. Ma la prima cosa che bisogna fare è affidarla a persone diverse da coloro che hanno effettuato la scelta e l’attuazione. Viste le dimensioni dei laboratori, spesso la responsabilità viene data al responsabile della qualità sia per le non conformità gestionali che per quelle tecniche (anche se ha difficoltà ad addentrarsi nei problemi tecnici). La norma non lo dice, ma tutte le azioni fatte per effettuare il monitoraggio devono essere documentate. POSIZIONE DI ACCREDIA SUL PUNTO 4.11.4

Accredia prescrive per entrambi i laboratori la stessa laconica frase “si applica il requisito di norma” ed è giusto visto la semplicità del requisito. Per i laboratori di prova aggiunge una frase, che non oso chiamare requisito, “si rammenta che la verifica dell’efficacia delle Azioni Correttive e Azioni Preventive è diversa dalla verifica della loro attuazione”. Mentre la norma non lo chiede, Accredia ci ricorda (come ho citato appena sopra) che bisogna effettuare la verifica dell’attuazione. Per i laboratori di taratura Accredia presenta la seguente Nota, che non è un requisito aggiuntivo, “è consigliabile la redazione di un piano delle AC (e AP) al fine di facilitare la verifica dell’attuazione e dell’efficacia delle stesse nei tempi stabiliti. È altresì consigliabile stabilire, all’apertura dell’AC/AP, sia la data di verifica dell’attuazione, che quella di verifica dell’efficacia”. Così, mentre la norma non ci chiede un documento di pianificazione, Accredia, giusto per facilitarci la vita, ci consiglia di prepararlo. Bisogna ricordare che, anche se accadono raramente, ci sono azioni correttive complesse, e in questi casi preparare un documento di pianificazione risulta utile. Accredia eccede quando lo consiglia per qualsiasi tipo di azione correttiva.

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CALIBRATORI MULTIFUNZIONE PORTATILI SERIE PASCAL

I calibratori multifunzione portatili WIKA della serie Pascal, grazie alla loro versatilità, sono la soluzione ideale per la verifica e la taratura in campo degli strumenti di misura industriali. La loro applicazione tipica è la taratura di trasmettitori di pressione, trasmettitori di temperatura, manometri, sonde di temperatura e altri dispositivi di misura. I dati delle prove vengono memorizzati nella memoria integrata dello strumento. La connessione remota con il PC è utilizzata per il controllo remoto dello strumento e lo scarico dei rapporti di prova. I modelli Pascal 100 e Pascal ET sono i calibratori multifunzione portatili più avanzati per la misura e la simulazione dei seguenti parametri: pressione

relativa e assoluta, segnali elettrici (mA, mV, V, Ω), temperatura (TC, RTD), frequenza e impulso. Sono dotati di un ampio display touch-screen con interfaccia user-friendly per una configurazione rapida del calibratore. La presenza dell’omologazione ATEX (ATEX 94/9/CE- Ex II 2G Ex ib IIC T4) aumenta le possibili applicazioni del calibratore in aree pericolose (solo per Pascal 100/IS e Pascal ET/IS). Anche nella versione ATEX, è disponibile la tensione di alimentazione DC 24 V per trasmettitori esterni. Per ulteriori informazioni: www.wika.it/Pascal100_it_it.WIKA

TRASMETTITORE TELEMETRICO PER ORGANI ROTANTI Instrumentation Devices di Como presenta il nuovo trasmettitore telemetrico digitale TEL1-PCM-Flex che estende le capacità operative della ben nota ed efficiente famiglia di sistemi di telemisura della rappresentata KMT. Questa soluzione, con uno profilo di soli 2 mm, realizzata su di un robusto substrato a foglio, è flessibile, compatta, leggera e particolarmente adatta per impieghi su alberi e parti meccaniche rotanti, anche ad elevata velocità. Include l’alimentazione del sensore (1/2 o 1/1 ponte) di coppia, vibrazione, carico …, il processamento e la trasmissione senza contatti del segnale di misura, con banda passante superiore a 1 kHz. TEL1-PCM-Flex è disponibile nelle versioni a batteria o con alimentazione indotta per poter operare in modo affidabile e autonomo a lungo termine. Per ulteriori informazioni: www.instrumentation.it

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T U T T O _ M I S U R E Anno XV - n. 1 - Febbraio 2013 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, Massimo Mortarino Redazioni per: Storia: Emilio Borchi, Riccardo Nicoletti, Mario F. Tschinke Le pagine delle Associazioni Universitarie di Misuristi: Stefano Agosteo, Bruno Andò, Filippo Attivissimo, Alfredo Cigada, Domenico Grimaldi, Claudio Narduzzi, Marco Parvis, Anna Spalla Lo spazio delle altre Associazioni: Franco Docchio, Alfredo Cigada Le pagine degli IMP: Maria Pimpinella Lo spazio delle CMM: Alberto Zaffagnini Comitato Scientifico: ACISM-ANIMA (Roberto Cattaneo); 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 (Alberto Carpinteri, Paolo Vigo, 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 3/3/1999. I testi firmati impegnano gli autori. A&T - sas Direzione, Redazione, Pubblicità e Pianificazione Via Palmieri, 63 - 10138 Torino Tel. 011 0266700 - Fax 011 5363244 E-mail: info@affidabilita.eu Web: www.affidabilita.eu Direzione Editoriale: Luciano Malgaroli Massimo Mortarino È vietata e perseguibile per legge la riproduzione totale o parziale di testi, articoli, pubblicità e immagini pubblicate su questa rivista sia in forma scritta sia su supporti magnetici, digitali, ecc. ABBONAMENTO ANNUALE: 40 EURO (4 numeri cartacei + 4 numeri telematici) ABBONAMENTO BIENNALE: 70 EURO (8 numeri cartacei + 8 numeri telematici) Abbonamenti on-line su: www.tuttomisure.it L’IMPORTO DELL’ABBONAMENTO ALLA PRESENTE PUBBLICAZIONE È INTERAMENTE DEDUCIBILE. Per la deducibilità del costo ai fini fiscali fa fede la ricevuta del versamento effettuato (a norma DPR 22/12/86 n. 917 Art. 50 e Art. 75). Il presente abbonamento rappresenta uno strumento riconosciuto di aggiornamento per il miglioramento documentato della formazione alla Qualità aziendale.

NEL PROSSIMO NUMERO • • • E

TRV – Affidabilità nell’elettronica Trasferimento tecnologico Barriere autostradali molto altro ancora...

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ABBIAMO LETTO PER VOI

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

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SCIENZA E TECNICA NEL SETTECENTO E NELL’OTTOCENTO A cura di Ezio Mesini e Domenico Mirri 653 pp. – CLUEB, Bologna (2013) ISBN 978-88-491-3697-5 Prezzo: € 30,00 Dal Maggio 2005 la Facoltà di Ingegneria dell’Università di Bologna ha organizzato 50 Conferenze di Facoltà. Le conferenze sono nate dalla consapevolezza che la dimensione storica degli insegnamenti scientifici delle Facoltà di Ingegneria è parte integrante dell’evoluzione della nostra civiltà. Le conferenze hanno visto come relatori sia storici sia filosofi della scienza, sia matematici, fisici, chimici e ingegneri. Un numero significativo di queste ha trattato temi relativi allo sviluppo tecnico-scientifico del XVIII e del XIX secolo: sono queste conferenze, in particolare, che vengono raccolte in questo volume, a sottolineare l’importanza dei temi affrontati in quella che viene comunemente definita “Rivoluzione Industriale”. Gli Autori – Ezio Mesini è Professore Ordinario all’Università di Bologna nel settore Idrocarburi e Fluidi del sottosuolo, membro dell’Associazione Nazionale Ingegneri Minerari e collaboratore dell’Istituto dell’Enciclopedia Italiana Treccani per varie voci dell’Enciclopedia degli Idrocarburi. Domenico Mirri è Professore Ordinario nel settore Misure Elettriche ed Elettroniche, socio GMEE, responsabile scientifico della Giornata della Misurazione, autore di numerosi testi di Strumentazione elettronica di misura e misure elettriche.

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