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Ingegneria meccanica e impiantistica: Sviluppo di una scheda carrier per il Raspberry Pi CM4

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Prevenire i tempi di inattività prima che si verifichino: una soluzione di monitoraggio basata sull'IoT tiene costantemente sotto controllo l'usura dei tubi flessibili dei robot, individua tempestivamente eventuali problemi e consente una manutenzione predittiva, aumentando la disponibilità del sistema e riducendo al contempo i costi di manutenzione.

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Qual era il problema riscontrato dal cliente?
Il cliente doveva affrontare un problema ricorrente nel funzionamento dei propri sistemi robotizzati: il fascio di cavi e tubi guidato sul robot era esposto a sollecitazioni meccaniche, poiché veniva spesso trascinato con movimenti incontrollati durante il funzionamento del robot. Ciò causava spesso il penzolamento del cavo nell’area di lavoro, il suo aggrovigliamento o il danneggiamento dovuto a flessioni e tensioni costanti. Ciò non solo comportava una maggiore usura e guasti ai cavi, ma anche tempi di fermo non programmati e ulteriori interventi di manutenzione. Per garantire la funzionalità del fascio di cavi, è necessario effettuare un monitoraggio continuo delle condizioni al fine di rilevare tempestivamente eventuali segni di usura e ridurre così al minimo i tempi di fermo.

In cosa consiste la soluzione?
Nel sistema è stata integrata un’unità di retrazione del fascio di tubi flessibili, dotata di un sensore a infrarossi con uscita analogica o di un sensore a ultrasuoni con uscita “time to flight”. Questi sensori vengono utilizzati per misurare la distanza percorsa. I dati registrati dai sensori vengono elaborati e analizzati in tempo reale. Questo compito è svolto da un Raspberry Pi Compute Module 4 (CM4), montato su una scheda portante progettata su misura e sviluppata da esd electronics. Questa configurazione legge i dati dai sensori, li pre-elabora e calcola l’usura tramite un algoritmo. Le informazioni raccolte ed elaborate vengono quindi trasferite a un servizio cloud. La connessione al cloud consente l’archiviazione centralizzata dei dati, ulteriori valutazioni, visualizzazioni e l’integrazione in un sistema di manutenzione o monitoraggio di livello superiore.

Quali sono i vantaggi di questa soluzione per il cliente?
Implementando il sistema di monitoraggio basato sul Raspberry Pi CM4, il cliente beneficia di un significativo aumento della disponibilità del sistema e di una riduzione dei tempi di inattività non pianificati. Un componente chiave è la scheda portante personalizzata sviluppata da esd electronics, che consente sia il collegamento e la valutazione dei sensori sia di fungere da interfaccia centrale per il monitoraggio delle condizioni del fascio di tubi.
La registrazione e l’analisi continue dei dati relativi alle condizioni consentono l’identificazione tempestiva dell’usura o di anomalie nel fascio di tubi prima che si verifichi un guasto. La connessione IoT consente di inoltrare questi dati senza soluzione di continuità a un’infrastruttura basata su cloud, fornendo al cliente un accesso centralizzato a tutti i dati operativi e diagnostici rilevanti da qualsiasi luogo. Ciò non solo facilita la pianificazione della manutenzione, ma costituisce anche la base per la manutenzione predittiva, che riduce i costi di manutenzione e consente di impiegare le risorse in modo più mirato.

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