Sistemi di visione Cognex per la verifica delle piastrelle in ceramica

Pubblicato il 9 giugno 2014

Verificare la qualità di piastrelle in ceramica di grandi dimensioni: di questo problema industriale si sono occupate insieme Egicon e Cognex. La qualità di una mattonella in ceramica viene definita in funzione del rispetto delle caratteristiche geometriche. Le caratteristiche tipiche di una mattonella che possono influenzare le attività di posa e l’aspetto finale del pavimento sono date da dimensione, parallelismo dei lati, rettilineità dei lati, ortogonalità degli spigoli, spessore e planarità. La norma internazionale Uni EN Iso 10545-2 regolamenta gli standard da rispettare e la metodologia da seguire per l’esecuzione delle misure. Le caratteristiche da misurare sono date dalla larghezza, dalla lunghezza e dallo spessore.

La norma Iso 10545-2 è stata redatta valutandone l’applicazione alle mattonelle standard (dimensioni massime dell’ordine di 400×400 mm e spessori di alcune decine di millimetri) quindi mattonelle praticamente indeformabili. I tipici difetti che si possono presentare su una mattonella classica sono: mancato rispetto delle dimensioni, non parallelismo dei lati e non ortogonalità dei vertici; non rettilineità di uno o più lati; piegatura di uno spigolo, assottigliamento, bombature al centro, svergolamento.

Per garantire il rispetto di tutte queste caratteristiche la norma Iso 10545-2 definisce la metodologia di misura da seguire, questa è basata su un piano di riscontro (a tre punti) e una serie di comparatori a contatto. Questa metodologia è valida per le mattonelle standard (fino a 400×400 mm), ma non può più essere applicata alle nuove mattonelle sottili (pochi millimetri) e di grandi dimensioni (alcuni metri quadrati), che arrivano a essere larghe 1.600 mm, lunghe fino a 4.800 mm per pochi millimetri di spessore. Questo si traduce in fogli estremamente flessibili che si piegano sotto il loro stesso peso.

Questa nuova gamma di prodotti ha spinto la Commissione Tecnica a ricercare una nuova metodologia di verifica che possa superare i vincoli di estensione e flessibilità e allo stesso tempo garantire l’esecuzione di tutte le verifiche richieste dalla norma. Egicon ha sviluppato una soluzione per la caratterizzazione delle mattonelle di grandi dimensioni sfruttando le potenzialità del sistema ibrido DS1000 di Cognex, che combina un sistema di visione industriale e un laser per la formazione di immagine 3D da cui è possibile estrarre le coordinare nello spazio per poter eseguire misure fisiche.

DS1000 Cognex è uno strumento già calibrato e quindi pronto al funzionamento per l’esecuzione di misure non a contatto nello spazio reale. Il campo visivo del DS1000 è pari 60 mm (troppo pochi per eseguire la misura di mattonelle di alcuni metri quadrati). Per sfruttare le potenzialità del DS1000 e ovviare al limite del campo visivo, Egicon ha integrato il profilatore al polso di un robot antropomorfo Kuka affinché sia possibile muovere il profilatore sull’intera superficie della mattonella ed eseguire una scansione completa per poter poi procedere alla misura. Il software di test ATS 3.0 sviluppato da Egicon integra l’attuazione del robot e l’acquisizione del profilatore. In questo modo, conoscendo la posizione relativa del profilatore nello spazio, è possibile eseguire una scansione di un’ampia superficie ottenendo le coordinate x, y, z di tutti i punti scansionati: le coordinate x e z vengono fornite dal profilatore; la coordinata y dall’encoder del robot (acquisito dal software ATS 3.0). Una volta nota la misura teorica della mattonella, è possibile sviluppare una traiettoria robot che ne ripercorre l’intero profilo, mentre il profilatore in contemporanea ne acquisisce la morfologia per la successiva analisi e misura.

Le informazioni ottenute da profilatore sono la rappresentazione tridimensionale del profilo della mattonella: dalla ricostruzione 3D è possibile estrarre le dimensioni in ogni punto per poter eseguire una analisi dettagliata e la verifica dimensionale nei punti di interesse. Una successiva elaborazione permette di unire come in un mosaico, le vari strip acquisite della mattonella per generare il profilo 3D completo. In tal modo è possibile analizzare tutte le componenti geometriche di interesse come altezze in punti differenti, larghezza e lunghezza, parallelismo.

Il principale vantaggio è soprattutto la flessibilità: non esistono di fatto limiti alla dimensione della mattonella, purché si adotti un robot di dimensioni adeguate. Inoltre è possibile eseguire una scansione superficiale completa ricercando non solo svergolamenti estesi, ma anche difetti di tipo puntuale (grumi, buchi e rigature). Da ultimo, il sistema non necessita di un piano di riscontro calibrato, in quanto la dimensione della mattonella viene calcolata per differenza rispetto al piano stesso. Oltre a essere un sistema di test per la qualifica del prodotto, il DS1000 può essere usato anche come strumento per il controllo di processo. Mettendo infatti più profilatori affiancati in batteria, è possibile analizzare tutte le mattonelle di produzione durante il loro transito in linea.

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