L`utilizzo della termografia per il controllo qualità degli

CASE HISTORY
L’utilizzo della termografia per il
controllo qualità degli elettrodomestici
Il Gruppo Loccioni progetta
e integra sistemi di
automazione, collaudo
e controllo qualità per aiutare
chi fa prodotti a farlo nel
migliore dei modi. E in questa
sua attività si avvale delle
termocamere ad infrarossi
e della collaborazione
di Flir Systems.
La tecnologia di valutazione e monitoraggio dei processi produttivi mediante
termocamere a raggi infrarossi è disponibile da molto tempo. Tuttavia l’utilizzo
delle termocamere è cresciuto esponenzialmente, soprattutto negli ultimi
anni, grazie al fatto che gli utenti hanno
riconosciuto i vantaggi derivanti dalla
possibilità di vedere in tempo reale la
condizione di un oggetto dal punto di
vista termico. La tecnologia ad infrarossi può, infatti, aiutare un’azienda a ridurre gli scarti della produzione e a limitare
il periodo di inattività degli impianti produttivi. A ciò va aggiunto che l’investimento iniziale per installare termocamere ad infrarossi è praticamente trascurabile, se raffrontato alle perdite economiche e di immagine derivanti da una
minore efficienza produttiva e dalla
diminuzione della qualità dei prodotti.
Tra gli utilizzatori delle termocamere a
raggi infrarossi prodotte da Flir
Systems per il controllo di processo c’è
il Gruppo Loccioni, società leader nella
progettazione e nello sviluppo di sistemi per il testing e il controllo qualità a
fine linea di elettrodomestici (lavatrici,
lavastoviglie, frigoriferi, forni) e di com-
ponenti del settore automotive (iniettori, pompe, cambi ecc). La mission del
Gruppo Loccioni è “misurare per migliorare” i processi produttivi dei clienti per
aumentare la qualità dei loro prodotti e
quindi aggiungere valore.
Controllo qualità a fine linea
di frigoriferi domestici
I frigoriferi devono funzionare continuamente per numerosi anni. Alla fine del
loro processo produttivo è pertanto
necessario verificarne il corretto funzionamento, rilevando possibili difetti di
produzione e assemblaggio.
“Fino a pochi anni fa – spiega l’ingegnere
Cristina Cristalli, Responsabile R&S del
Gruppo Loccioni – il controllo qualità a
fine linea si basava principalmente sulla
misura della temperatura all’interno di
un frigorifero in funzione per un periodo
variabile da 30 a 90 minuti. Questo
sistema comportava però un elevato
consumo di energia elettrica per il funzionamento dei frigoriferi in prova e la
necessità di un grande spazio dove
posizionarli durante il periodo del test.
Con l’approccio termografico è possibile ridurre il tempo di prova a 8 minuti
circa per ogni frigorifero, assicurando
nel contempo un adeguato livello di
accuratezza nella diagnosi di prodotti
difettosi”.
La caratteristica principale della termocamera ad infrarossi è la sua capacità di
misurare le temperature di un oggetto
senza necessità di contatto; questa
capacità si basa sul fatto che ogni
oggetto emette energia radiante e che
l’intensità di questa radiazione è funzione della temperatura.
Nel caso del controllo qualità dei frigoriferi, l’attenzione viene focalizzata
principalmente sulla parte posteriore
Analisi di controllo qualità su un frigorifero domestico.
Immagine nel visibile e agli infrarossi di una
goccia d’acqua su un componente di una lavatrice.
esterna del frigorifero e, in particolare,
in corrispondenza del compressore e
delle zone di entrata e di uscita del condensatore. Il sistema di prova è composto essenzialmente da una termocamera Flir System della Serie A collegata ad
un personal computer, da una sonda di
temperatura per la misura della temperatura ambiente e da un sistema di
acquisizione per la misura della potenza
assorbita. Il test consiste nel far funzionare il frigorifero, posizionandolo su un
carosello in movimento, per un breve
periodo di tempo e, una volta arrivato di
fronte alla termocamera dopo un tempo
prestabilito, si acquisisce l’immagine
termica della parte posteriore dell’apparecchio. L’immagine acquisita viene
quindi analizzata per calcolare i valori
massimi di temperatura in corrispondenza di piccole aree predefinite.
Partendo da questi valori di temperatura è poi possibile costruire il set di
caratteristiche che verranno utilizzate
per la classificazione del frigorifero
come “buono” o come “scarto”. La classificazione viene eseguita confrontando
Flir Systems:
il pioniere dell’infrarosso
Fondata nel 1978 per aprire la strada allo sviluppo di sistemi avanzati di trattamento dell’immagine all’infrarosso per installazioni a bordo di aerei, Flir
Systems è oggi il leader mondiale, con uno share intorno al 57%, nella progettazione, produzione e commercializzazione di termocamere per un’ampia
gamma di applicazioni commerciali, industriali, medicali e militari. L’azienda,
che dispone di tre stabilimenti in USA e uno in Svezia, è l'unico produttore
di termocamere in grado di progettare e costruire ogni singolo componente:
dal detector alle ottiche, alle parti elettroniche. Conscia della necessità di
essere vicina ai clienti e di comunicare rapidamente con loro, Flir Systems
possiede inoltre società interamente controllate in Belgio, Francia,
Germania, Hong Kong, Italia, Svezia e Regno Unito, e una rete mondiale di
agenti e distributori in più di 60 paesi.
Verifica della presenza di gocce d’acqua su alcuni componenti di una lavatrice dopo il test funzionale.
10 MAGGIO 2007
CASE HISTORY
Funzionamento di una
termocamera ad infrarossi
Sono sempre più piccole e sempre più performanti: nel corso degli anni
è stata migliorata la sensibilità del detector, arrivando anche a 0,05°C
di discriminazione tra un pixel e un altro. Ma come funzionano le termocamere ad infrarossi? L’energia all’infrarosso (A) emessa da un
oggetto viene fatta convergere dai componenti ottici (B) verso un
detector all’infrarosso (C), il quale invia le informazioni al sensore elettronico (D) per l’elaborazione dell’immagine. L’elettronica traduce i dati provenienti dal detector in un’immagine (E) visibile direttamente nel mirino oppure sullo schermo di un monitor o su un display LCD.
L’interfaccia operatore del sistema: esempio di un pezzo buono (a sinistra) e di uno scarto (a destra).
una serie di valori di temperatura rilevati dal frigorifero in prova con i valori
ottenuti precedentemente da frigoriferi
“buoni” di riferimento. Grazie ai numerosi punti di misurazione della temperatura, è possibile ottenere una valutazione perfetta dei componenti ispezionati
e rilevare immediatamente difetti, come
errate quantità di fluido refrigerante,
connessioni errate e perdite dai tubi,
con notevoli risparmi di tempo e dei
costi di produzione.
Termoimmagine della parte posteriore di un
frigorifero.
Analisi all’infrarosso per la rilevazione
di perdite nelle lavatrici
“Le termocamere all’infrarosso Flir
Systems – prosegue Cristina Cristalli –
vengono utilizzate anche per verificare
la presenza di perdite d’acqua su alcuni
componenti delle lavatrici dopo il test
funzionale. In questo caso si tratta di
un’analisi qualitativa in quanto non interessa rilevare la temperatura, ma solo
fare un controllo visivo di radiazione di
calore che una normale videocamera
non sarebbe in grado di fare. La presenza di una goccia d’acqua su un tubo
viene rilevata dalla termocamera come
un corpo più freddo e visualizzata come
un puntino nero. In passato, questo
genere di controllo veniva effettuato
manualmente, andando a toccare fisicamente con le mani le parti in cui potevano verificarsi delle perdite di acqua.
Oggi, con l’utilizzo delle termocamere, il
sistema è completamente automatizzato. Le termocamere vengono infine utilizzate anche dalla divisione Service del
Gruppo Loccioni: nell’ambito della
manutenzione viene, infatti, sempre più
richiesta la termovisione come strumento di analisi predittiva delle linee di
produzione”. “Oltre che per il miglioramento dell’efficienza produttiva e per
l’ottimizzazione del controllo di qualità
– aggiunge Fabrizio Radice, Country
Manager Italia di Flir Systems – le ter-
Il componente
La termocamera ThermoVision A40-M rappresenta la scelta ideale per le
applicazioni di automazione industriale che richiedono la visione
termica dell’oggetto e la misura precisa della temperatura
senza contatto. Questo strumento permette di misurare
temperature comprese tra -40°C e +500°C e di rilevare
differenze fino a 0,08°C; produce immagini ad alta risoluzione (320x240 pixel) che offrono oltre 76.800 singoli
punti di misura per ogni immagine ad una velocità di
aggiornamento di 50/60 Hz.
Grazie al suo design compatto e alla leggerezza, è possibile installare questa termocamera anche in posti difficilmente accessibili sulla linea di produzione. Inoltre,
questo strumento offre la possibilità di scelta fra due
tipi di connessione: FireWire e Ethernet.
FRIGORIFERO BUONO
TERMOSTATO ROTTO
FRIGORIFERO CON TROPPO
REFRIGERANTE
CAPILLARE OSTRUITO
FRIGORIFERO CON UNA PICCOLA
QUANTITÀ DI REFRIGERANTE
Alcuni esempi di immagini rilevate da una termocamera sulla parte posteriore di un frigorifero.
mocamere vengono ampiamente utilizzate anche per il rilevamento precoce
degli incendi e in applicazioni di sicurezza e monitoraggio”. Flir System è oggi
in grado di offrire una gamma completa
di prodotti per la termografia: dalle
serie di apparecchiature dedicate alle
applicazioni di manutenzione predittiva,
alle termocamere ad infrarossi per le
più sofisticate applicazioni scientifiche
e di R&S, a quelle specifiche per l’automazione e il controllo di processo. Tra
le varie applicazioni delle termocamere
si possono citare: l’analisi del riscaldamento dei sedili e del lunotto posteriore
di un’autovettura, del livello di carburante in grossi serbatoi, il monitoraggio dei
rifiuti onde evitare pericolosi innalzamenti delle temperature ed incendi, il
monitoraggio notturno di aree esterne,
l’analisi delle colate in fonderia per verificare la presenza di scorie e, nell’ambito forestale, il monitoraggio di fauna e la
prevenzione incendi. “Nel caso specifico del Gruppo Loccioni – conclude
Radice – vengono utilizzate le termocamere della Serie A, appositamente realizzate da Flir System per applicazioni di
automazione industriale e controllo di
processo. Questa serie comprende
diverse fasce di prodotto: si va, infatti,
da prodotti che misurano puntualmente,
per ogni singolo pixel, la variazione di
temperatura con precisione di 0,1°C alle
versioni utilizzate per il quality test delle
lavatrici, che non fanno la misura puntuale della temperatura, ma si limitano a
verificare le variazioni di calore”.
[email protected] RIF. 85110
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