Automazione a fluido: l’esperienza di Genova

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Le tematiche pertinenti l’automazione a fluido trovano riscontri sempre più ampi e diversificati in realtà applicative (industriali e non) molto differenziate. Le caratteristiche proprie dei componenti e sistemi pneumatici ed oleoidraulici innovativi richiedono competenze interdisciplinari, per la sinergia presente fra dispositivi meccanici, elettrici, elettronici gestiti da software di programmazione specifico. Ciò determina non solo un ampliamento delle problematiche da affrontare sul piano teorico e sperimentale, ma anche ricadute importanti dal punto di vista della formazione di tecnici, gestori di impianti e progettisti. Molte delle tematiche fondamentalidella moderna automazione a fluido sono oggetto di studio da parte del Dipartimento di Meccanica e costruzione delle macchine dell’Università di Genova. Le più recenti attività teorico/sperimentali sviluppate si sono specificatamente orientate alle nuove tendenze dell’oleoidraulica e della pneumatica, nonché a settori innovativi della meccatronica quali l’oleotronica e la pneumotronica, che si affermano oggi come tecnologie integrate sempre più idonee al soddisfacimento di compiti complessi. Le esperienze sperimentali sono costantemente rivolte a componenti e applicazioni di tipo industriale, grazie anche a collaborazioni in atto con numerose aziende costruttrici e/o distributrici del settore. Nel seguito è proposta una sintesi delle più recenti e significative attività di ricerca svolte e/o in corso di svolgimento, discutendo brevemente anche sugli aspetti di trasferimento di esperienze di ricerca in corsi di insegnamento universitario.

Le tematiche

Come già citato le tematiche pertinenti il settore dell’automazione a fluido sono estremamente diversificate e con caratteristiche interdisciplinari. Si delineano qui di seguito le tematiche generali che sono state oggetto di più recente interesse di ricerca.
Modellazione: procedure di modellazione basate sull’uso sinergico fra codici utilizzati anche in modo non convenzionale. Realizzazione di procedure di analisi e di progetto meccanico sfruttando in modo integrato opzioni implementate in differenti codici. Personalizzazione di codici (connessione a cataloghi informatizzati, riconoscimento automatico di rappresentazioni simboliche, routine di interfaccia per riconoscimento automatico di componenti in schemi circuitali e connessione a codici di dimensionamento, ecc.). Applicazione di codici CAD/CAE per modellazione solida e di continui deformabili. Simulazione: implementazione di moduli originali di simulazione dinamica basati su codici “general purpose” con specifiche personalizzazioni. Approfondimenti di analisi dinamiche con confronti fra differenti metodologie (diagrammi a blocchi, analisi nello spazio degli stati, bondgraphs, ecc.). Moduli orientati alla simulazione “on line” per specifici componenti e/o sottosistemi.
Progettazione funzionale: procedure di dimensionamento e scelta ottima di componenti di circuito basate su codici originali e/o disponibili commercialmente. Procedure integrate con cataloghi informatizzati. Metodi sistematici basati sull’uso di reti neurali per la selezione ottima. Progetto originale e/o ridisegno di specifici componenti e/o di particolari costruttivi.
Monitoraggio, diagnostica e manutenzione: realizzazione di strumenti operativi di supporto alla manutenzione ed alla ricerca e diagnosi di guasto per sistemi oleoidraulici e pneumatici, basati su approcci ipertestuali ed ipermediali. Procedure basate su codici di intelligenza artificiale (reti neurali e logica fuzzy). Tecniche di autoapprendimento. Esperienze di procedure di autointervento in manutenzione. Approcci di manutenzione predittiva e sotto condizione, basati su strumentazione virtuale. Analisi sperimentali innovative: controllo distribuito tramite unità elettroniche integrate. Uso di controllori logici programmabili come unità polivalenti di pilotaggio, controllo, acquisizione dati, elaborazione on-line. Integrazione fra procedure di elaborazione ed acquisizione di differenti unità elettroniche (PLC e/o schede elettroniche dedicate). Gestione remota di circuiti via modem, con analisi delle problematiche meccaniche correlate alla tipologia di comunicazione. Realizzazione di originali sinottici animati di circuito. Implementazione di tecniche a controllo distribuito. Caratterizzazione ed identificazione: sperimentazione su componenti e sistemi innovativi di interesse industriale, con particolare riferimento a: attuatori oleoidraulici sincronizzati controllati da valvole proporzionali, servocilindri elettroidraulici con distributori e trasduttori integrati, servomotori idraulici pilotati con tecniche di governo non convenzionali, attuatori lineari pneumatici di tipo “intelligente”, unità di manipolazione realizzate con attuatori pneumatici dell’ultima generazione, unità pneumatiche semoventi (climber robot), applicazioni della tecnologia del vuoto. Sensorizzazione: esperienze orientate al monitoraggio ed alla diagnostica. Trasduttori interfacciati a sinottici animati di circuito. Trasduttori integrati. Trasduttori innovativi ed “intelligenti”. Fra le tematiche specifiche più recentemente approfondite si sintetizzano nel seguito quelle orientate al controllo del movimento ed alla sensoristica e supporti diagnostici.
Nell’ambito del controllo di movimento si citano: tecniche di controllo distribuito. È approfondita l’applicazione di bus di campo in pneumatica, sfruttando funzioni “intelligenti” di tipo “master-slave” ed analizzando le problematiche indotte sul sistema meccanico dai protocolli di comunicazione. Su numerose unità pneumatiche dimostrative sono approfondite problematiche non convenzionali di diagnostica ed esperienze di tele-controllo e tele-manutenzione. Sono implementate unità sperimentali con controllo integrato ASI (Actuator Sensor Interface) e IPC (Industrial Personal Computer).

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