NOVEMBRE 2012
FIELDBUS & NETWORKS
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tecnologiche di questo sofisticato progetto sperimentale. Il sistema è
stato messo a punto da 4a engineering, azienda il cui motto è “crediamo
nella fisica”. I suoi dipendenti, per lo più di provenienza accademica, con-
tribuiscono al lavoro portando le rispettive esperienze, derivanti da campi
diversi, dallo sviluppo del metodo e dalla simulazione, alla realizzazione
del prodotto finito. Solo un esempio delle innovazioni concepite da que-
sto team: l’azienda ha messo a punto un laminato metallico-plastico,
concretamente realizzato da un’impresa affiliata, che viene oggi impie-
gato in circa il 15% dei microfoni per cellulari esistenti al mondo. Circa
la metà dei profitti di 4a engineering viene dall’industria automotive,
mentre la quota rimanente viene da campi quali l’aerospaziale, elettro-
nico, dei beni di consumo, delle attrezzature sportive, medicale e dell’in-
gegneria meccanica. Questi settori guardano con particolare interesse
all’esperienza maturata da questa realtà nel campo dell’ingegneria delle
materie plastiche e nella scienza dei materiali.
I ‘trucchi’ del mestiere
Grazie proprio all’esperienza maturata sull’uso dei materiali polimerici,
4a engineering ha vinto l’appalto per progettare il nuovo apparato di test
per la protezione attiva dei pedoni. I sistemi di rilevazione installati sui
veicoli sono solitamente basati sull’uso di radar; uno dei requisiti richiesti
dalla committenza era che l’apparato di test fosse virtualmente invisibile
a questi sistemi. Per ottenere questo, il 95% dell’impianto è costruito
utilizzando speciali materiali compositi che minimizzano l’eco radar. Inol-
tre, il colore dell’apparato è stato scelto in modo da mimetizzarlo con
l’ambiente circostante. Ne risulta che i sensori del veicolo registrano solo
il manichino e nient’altro. La piattaforma di test somiglia a un carroponte
dotato di un binario e di un carrello in grado di muovere il manichino alla
velocità massima di 25 km/h. “In base all’originaria descrizione delle
funzioni di test richieste, risalente al 2007, il tempo d’implementazione
del sistema doveva essere di sole 11 settimane” ricorda Martin Fritz,
engineering director. “Il che ci ha costretto ad accettare alcune soluzioni
di ‘compromesso’, poi sostituite con tecnologie maggiormente ‘perma-
nenti’ e avanzate in seguito a successivi upgrade”. Questo ha riguardato
anche il meccanismo impiegato per sollevare il manichino e metterlo
fuori pericolo in soli 100 ms. L’accelerazione che ne deriva supera i 14 g,
ai quali una persona non potrebbe sopravvivere. Inizialmente si otteneva
questo risultato imbrigliando il manichino con una banda in elastomeri
pre-caricata che veniva rilasciata quando innescata. Tale meccanismo
non era però ideale, a causa della curva di accelerazione e dell’impos-
sibilità di controllare con efficacia il processo. È stato quindi sostituito
con un manichino montato su un palo e collegato a un drive motorizzato.
Il palo è collegato a una traversa, che viene mossa in alto e in basso da
due servomotori sincronizzati. “La sincronizzazione di questo processo
ha rappresentato una bella sfida per la tecnologia di controllo di movi-
mento” spiega Fritz. “La sincronizzazione è assolutamente essenziale per
fare inmodo che il manichino venga sollevato di 2m in soli 160-180ms”.
Il carrello orizzontale, come la meccanica verticale, vengono controllati
dai servoazionamenti della serie AcoposMulti di B&R.
Consumo energetico ridotto
Il controllo della sequenza è affidato a una CPU e ai moduli I/O della
famiglia X20 di B&R che, come i drive AcoposMulti, sono estremamente
compatti ed efficienti dal punto di vista energetico. Grazie a questi di-
spositivi è stato possibile costruire un armadio di controllo compatto e
ridurre ulteriormente l’eco radar. L’attenuazione attiva necessaria per
nascondere il cabinet di controllo dal radar diventa considerevolmente
più difficoltosa con cabinet di dimensioni maggiori. Inoltre, questi movi-
menti eccezionalmente dinamici possono generare improvvisi picchi di
corrente nel motore, fino 170 A. L’alimentazione nei luoghi di test remoti
può risultare relativamente debole e in alcuni casi occorre impiegare un
generatore mobile per alimentare il sistema. I tecnici di 4a engineering
hanno lavorato con B&R per progettare un sistema in grado di garantire
operazioni affidabili anche con un’alimentazione debole. “I robusti dispo-
sitivi AcoposMulti hanno confermato la loro affidabilità continuando a
funzionare con un voltaggio inferiore ai 300 V” sottolinea Fritz. Il sistema
invia dati dal vivo al veicolo tramite unaWlan comunicando la posizione
sia del veicolo, sia del manichino.
Il pilota è dotato di un terminale che mostra gli scenari predefiniti e
che può essere utilizzato per dare il via alla sequenza. È stato inoltre
progettato un sistema di simboli tale per cui il pilota può rapidamente
identificare lo scenario corretto. “Una volta delineato il concetto, i Visual
Components di Automation Studio hanno reso possibile la semplice im-
plementazione di una rappresentazione grafica di ciascuno scenario”. È
ancora lunga la via da percorrere prima che i veicoli siano dotati dell’in-
telligenza sufficiente ad anticipare il comportamento di un pedone ed
evitare così gli incidenti. Ad ogni modo, i sistemi di sicurezza predittiva,
che attivano in anticipo i freni quando viene rilevato un pericolo, divente-
ranno presto più comuni. Che ci troviamo dietro il volante o sulle strisce
pedonali, grazie ai test resi possibili dall’avanzata tecnologia dei polimeri
di 4a engineering e alla tecnologia d’automazione di B&R, avremo un
futuro più sicuro.
4a engineering, B&R
I manichini, realistici sia per l’occhio umano sia per il dispositivo
radar, sono legati a un palo di supporto e lanciati in aria a 14 g
sopra una traversa tramite due servomotori sincronizzati
La serie AcoposMulti di servoazionamenti B&R presenta una
struttura compatta e un basso consumo energetico
