Enhancing optical measuring systems for manufacturing process control

L’industria moderna è messa sotto pressione dalla costante riduzione del tempo disponibile per l’immissione sul mercato dei prodotti e dall’incessante aumento dei requisiti richiesti sui prodotti finali. I sistemi di produzione devono dunque evolversi per poter soddisfare il mercato, incrementando la complessità dei processi e confrontandosi continuamente con le richieste (in termini sia di produttività sia di tolleranze). La produzione deve quindi essere veloce e allo stesso tempo accurata: questo implica che i sistemi di misura, per poter controllare continuamente il processo, debbano essere a loro volta veloci, flessibili e possibilmente in linea. Per poter essere competitivi in questo contesto appare evidente che i sistemi ottici siano un’ottima soluzione. Tuttavia, la metrologia ottica è vincolata da alcune limitazioni fisiche insite nella tecnologia che ne inficiano l’accuratezza e talvolta l’applicabilità. Ciononostante, l’aumento esponenziale della potenza di calcolo ha aiutato notevolmente lo sviluppo e l’ottimizzazione dei sistemi di misura ottici, permettendo l’applicazione delle correzioni in tempo reale e accelerando il processo di elaborazione dei dati raccolti. L’obiettivo di questo lavoro è lo sviluppo di diverse correzioni e metodi numerici che assicurino un miglioramento delle caratteristiche di alcuni sistemi di misura ottici. Microscopia confocale, macchine di misura a coordinate ottiche e tomografia computerizzata ai raggi X vengono analizzate in diversi campi di applicazione, assicurando una riduzione della variabilità dei processi produttivi attraverso un miglioramento dell’accuratezza della misura. Gli algoritmi, sviluppati specificatamente per quantificare e minimizzare i fattori di influenza, sono presentati e implementati in modo da permettere una correzione in tempo reale delle misure e un maggior controllo del processo di produzione. I void pixels nella microscopia confocale vengono analizzati e controllati al fine di ridurre la variabilità dei parametri di finitura superficiale e aumentare le capacità e l’applicabilità di tale tecnologia per il controllo del processo di micro-fresatura. I sistemi ottici vengono analizzati anche per la misura delle filettature, proponendo un metodo di correzione flessibile, affidabile e applicabile direttamente sulla linea di produzione. Il metodo studiato permette di ottenere i parametri geometrici che descrivono le filettature direttamente dalla proiezione d’ombra senza la necessità di alcun input da parte dell’operatore. Infine, la rugosità superficiale viene considerata e analizzata per ridurre la variabilità delle misure geometriche nella tomografia computerizzata. Tecnologie molto diverse applicate in campi molto diversi sono qui legate dalla comune necessità di migliorare le capacità e le potenzialità dei sistemi di misura.