Calibrazione di un sensore a triangolazione di linea laser per il controllo qualità in linea

L'obiettivo di questo progetto è misurare la rettilineità delle barre d'acciaio all'ingresso della linea di produzione dell'azienda VDLWEW che dopo vari processi di piegatura a caldo diventano delle sospensioni a braccio longitudinale per mezzi pesanti. Il tutto è stato svolto per un progetto europeo, openZDM (Zero Defects Manufacturing) che mira ad ottenere il controllo qualità per il 100% dei prodotti, compresi quelli in entrata (come nel caso in questione) e quelli in uscita. Il controllo qualità verrà effettuato tramite un robot industriale che afferra la barra e la punta davanti al sensore a triangolazione laser che stiamo costruendo, tipicamente utilizzato per i sistemi di controllo qualità. Il sensore a triangolazione laser avendo a che fare con l’ottica porta con se problemi che sono presenti anche nella fotografia classica come ad esempio la messa a fuoco della scena. Poi avendo a che fare con il laser e con una configurazione particolare presentano altri problemi: - messa a fuoco e instabilità di posizione della sorgente laser; - proprietà della superficie dell'oggetto come rumore dato dalla rugosità, riflessi e altri difetti; - valutazione del segnale (equazioni non lineari); - condizioni ambientali. Questi sono problemi nell'ottenere una corretta calibrazione, soprattutto se le lunghezze da misurare sono dell'ordine del metro. La sfida è stata eseguire misurazioni della rettilineità ad una grande distanza di lavoro con un grande fondo scala (entrambi di 1 m): solitamente le accuratezze a una distanza di lavoro di 1 m sono superiori a 1 mm. I requisiti necessari per una corretta misurazione sono: - misurare la rettilineità delle barre fino a 0,2 mm; - campo di misura della lunghezza maggiore di 1 m. Per soddisfare i requisiti dobbiamo: - misurare il target di calibrazione con la CMM; - allineare correttamente il calibratore; - eseguire più misure contemporaneamente per ridurre la deviazione standard sulla media, senza aumentare troppo il tempo per prendere una decisione (prodotto conforme o non conforme); - utilizzare i migliori parametri ottici e della camera. Con questa tesi viene sviluppato un metodo per ottenere una corretta calibrazione ed i risultati finali sono stati i seguenti: - deviazione standard sull'asse X = 0,022 mm; - valore massimo dei residui nell'asse X = 0,125 mm; - deviazione standard nell'asse Z = 0,031 mm; - valore massimo dei residui nell'asse Z = 0,158 mm. Infine vengono suggeriti dei miglioramenti per aumentare le prestazioni del sensore. Considerando l’incertezza espansa come due volte la deviazione standard, otteniamo uno strumento che, seguendo la normativa UNI ISO/TR 14253-6:2017, riesce a misurare efficacemente la non rettilineità delle barre con una risoluzione di 0,3 mm.