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TUTTO_MISURE LA RIVISTA DELLE MISURE E DEL CONTROLLO QUALITÀ - PERIODICO FONDATO DA SERGIO SARTORI ORGANO UFFICIALE DELL’ASSOCIAZIONE “GMEE” E DI “METROLOGIA & QUALITÀ”

ANNO XV N. 02 ƒ 2 013

GRUPPO MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE

EDITORIALE Aspettando l’aurora...

IL TEMA: AFFIDABILITÀ NELL’ELETTRONICA Affidabilità dei prodotti e sistemi elettronici

ALTRI TEMI Dietro l’angolo dell’innovazione: la Fotonica Misure e fidatezza: sistemi riparabili ISSN 2038-6974 - Poste Italiane s.p.a. - Sped. in Abb. Post. - D.L. 353/2003 (conv. in L. 27/02/2004 n° 46) art. 1, comma 1, NO / Torino - nr 2 - Anno 15 - Giugno 2013 In caso di mancato recapito, inviare al CMP di Torino R. Romoli per restituzione al mittente, previo pagamento tariffa resi - Contiene I.P.

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TUTTO_MISURE - ANNO 15, N. 02 - 2013

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ARGOMENTI Metrologia legale e forense: oneri e onori del CTU Conformità e affidabilità - parte 4 17025: La non conformità - parte VII

AFFIDABILITÀ & TECNOLOGIA

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TUTTO_MISURE

ANNO XV N. 02 ƒ 2013

IN QUESTO NUMERO Test di sistema per la movimentazione di flap di aeromobili A Testing System for the Performance Evaluation of Fault-Tolerant Electromechanical Drives for Aircraft Applications E. Fiorucci, G. Bucci, F. Ciancetta

95 Cosa c’è dietro l’angolo dell’innovazione - la Fotonica Beyond the corner of innovation: Photonics F. Docchio

111 Conformità ed efficacia parte 4 Management of a measurement process part 4 T. Miccoli

131 Ottimizzazione delle proprietà radiative delle superfici opache e controllo degli apporti solari Measurement and optimization of surface radiative properties of opaque walls and control of solar gains A. Muscio

147

Editoriale: Aspettando l’aurora... (F. Docchio) 85 Comunicazioni, Ricerca e Sviluppo, dagli Enti e dalle Imprese Notizie nel campo delle misure e della strumentazione 87 Il tema: Affidabilità nell’Elettronica Affidabilità dei prodotti e sistemi elettronici 89 (a cura di M. Catelani, M. Mortarino) Gli altri temi: Misure per l’Aeronautica Test di sistema biomeccanico fault-tolerant per la movimentazione dei flap di aeromobili (E. Fiorucci, G. Bucci, F. Ciancetta) 95 Gli altri temi: Metrologia fondamentale Le proprietà classificatorie: qualche considerazione sulla misurabilità oltre le unità di misura (L. Mari) 99 Gli altri temi: Misure per la sicurezza stradale Una barriera attiva per il monitoraggio di parametri ambientali e di sicurezza stradale (R. Daponte, L. De Vito, M. Pappone, M. Riccio, L. Viglione) 103 Gli altri temi: Premio HBM ad Affidabilità & Tecnologie 2013 Misura del flusso nella ventilazione polmonare (L. Battista) 107 Gli altri temi: Dietro l’angolo dell’Innovazione La Fotonica: Il Convegno TecFo di Affidabilità 111 & Tecnologie 2013 – prima parte (a cura di F. Docchio) Campi e compatibilità elettromagnetica La misura della resistività dei materiali (M. Cati) 117 Le Rubriche di T_M: Visione Artificiale Soluzioni di visione innovative per incrementare 123 produttività e affidabilità (G. Sansoni) I Seriali di T_M: Misure e Fidatezza Sistemi riparabili: alcune definizioni (M. Catelani,L. Cristaldi, M. Lazzaroni, L. Peretto, P. Rinaldi) 127 I Seriali di T_M: Conformità e Affidabilità Dalla conformità all’efficacia: Parte 4 – Gestione del processo di misurazione (T. Miccoli) 131 Le Rubriche di T_M: Metrologia legale Il consulente tecnico d’ufficio: oneri e onori 137 (V. Scotti, F. Figoni) Spazio Associazioni Universitarie di Misuristi Dalle Associazioni Universitarie di Misuristi 141 Spazio delle altre Associazioni L’automazione nei processi di taratura della strumentazione elettrica (C. Pollio) 145 Ottimizzazione proprietà radiative delle superfici opache e controllo apporti solari (A. Muscio) 147 Manifestazioni, eventi e formazione 2013-2014: eventi in breve 151 Lettere al Direttore Il futuro dei Laboratori didattici Universitari di misura (A. Cigada) 153 Commenti alle norme: la 17025 Non conformità, azioni correttive, azioni preventive, reclami e miglioramento - Parte settima (N. Dell’Arena) 157 Abbiamo letto per voi 160 News 124-132-136-138-144-150-152-156-159

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Franco Docchio

EDITORIALE

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Aspettando l’aurora...

Waiting for the dawn Cari lettori!

Tempi strani per un Paese strano. In questi ultimi mesi ne abbiamo viste di tutte.

Elezioni che hanno portato a un’ingovernabilità latente del Paese; un movimento “anti-tutto” che fa da ago della bilancia; un Presidente del Consiglio “Tecnico” che si improvvisa Politico e ne rimane “bruciato”; un partito di maggioranza relativa che riesce a farsi molto male da solo; un Presidente della Repubblica rieletto (primo caso della storia repubblicana) dopo che aveva ripetutamente declinato gli inviti a ricandidarsi; la riedizione di una coalizione che, a una settimana dal primo voto di fiducia, incespica nei veti incrociati su questo o quel disegno di legge. Come inizio per l’auspicata “terza Repubblica” c’è da farci il famoso “brodo”! La buona notizia in questo mare d’incertezza è che la nuova compagine governativa sembra composta in maggioranza da elementi con esperienza e/o con voglia di fare (anche se esistono eccezioni).

Speriamo bene!

Per quanto riguarda le prime mosse del Governo sui temi che ci riguardano, l’inizio sembra promettente: un impegno a non tagliare i fondi per Istruzione e Ricerca e la nomina di un Amministratore Unico per Expo 2015, che faccia fare un salto di qualità all’organizzazione dell’evento. Per quanto riguarda il primo punto, attendiamo le prime mosse del neo-Ministro dell’Istruzione e Ricerca Carrozza, docente di provata esperienza manageriale e stimata in ambito accademico.

Nel weekend trascorso, presso il mio Dipartimento si è tenuto un convegno dell’American Society for Mechanical Engineering (ASME), interamente organizzato da studenti dei Dipartimenti di Ingegneria Meccanica e dell’Informazione. Vi ho preso parte come Relatore in materia di Brevetti, Startup e Incubatori e ho scambiato pareri con i dirigenti del branch europeo della Società presenti all’evento, che ha visto anche gruppi di studenti competere in un concorso di progetti nel campo dell’automazione e della robotica. Ebbene, tutti hanno mostrato il loro stupore e apprezzamento per la vitalità, disponibilità, inventiva, spirito organizzativo della mia Università, accompagnati da una sincera ammirazione per la qualità del contri-

buto scientifico dei Dottorandi che hanno esposto i loro poster nell’atrio. “Dall’Università Italiana non ce lo aspettavamo” mi hanno detto in molti. Ebbene questo conforta la mia convinzione, già espressa in queste pagine, che l’Università italiana è viva e vitale, nonostante gli orpelli burocratici, la mancanza di una governance che promuova e non imbrigli docenti, ricercatori e studenti e la mancanza strutturale di fondi.

Altrettanto vivo e vitale mi è sembrato l’evento Affidabilità & Tecnologie 2013, che ha visto una partecipazione di espositori e pubblico in crescita numerica e qualitativa. L’impressione generale è quella di una classe imprenditoriale con un maggior grado di ottimismo rispetto agli anni scorsi, pure all’interno del quadro economico e sociale che conosciamo. I convegni, di elevata qualità (come si riporta in questo numero), hanno visto ampia partecipazione di neo-imprese, start-up e ricercatori che hanno esposto le loro applicazioni di punta con un’attenzione alle ricadute (trasferimento tecnologico e “industrializzazione” dei prodotti della ricerca) che fino a poco tempo fa sembrava sconosciuta.

Spero vivamente che questa “corsa” all’imprenditoria nei settori high-tech serva da stimolo verso un maggiore e più proficuo utilizzo lavorativo delle giovani e inventive menti dei nostri laureati e Dottori di Ricerca. È fondamentale che l’opera del Governo non si limiti all’emanazione di leggi a favore dell’imprenditoria giovanile e della ricerca applicata, ma che queste leggi vengano adeguatamente finanziate e i finanziamenti (basati sul merito e non distribuiti a pioggia) vengano resi disponibili subito e interamente (non un anno o più dopo la presentazione della domanda). Solo in questo modo lo spirito innovatore delle giovani generazioni verrà premiato.

Dalla finestra del nostro nuovo appartamento ascolto l’incredibile varietà di uccelli cantare nel bosco circostante. Cantano già alle prime luci dell’alba, poi a un tratto, come a comando, si zittiscono. Attendono l’aurora. Forse dubitano del suo arrivo. Infine esplodono con la melodia del loro canto. Anche noi, nonostante tutto, attendiamo un po’ increduli, ma tutto sommato ostinatamente fiduciosi, l’arrivo del sole.

Buona lettura!

Franco Docchio

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COMUNICAZIONI, RICERCA E SVILUPPO DA ENTI E IMPRESE

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La Redazione di Tutto_Misure (franco.docchio@ing.unibs.it)

Notizie nel campo delle misure e della strumentazione

NEWS IN MEASUREMENT AND INSTRUMENTATION This section contains an overview of the most significant news from Italian R&D groups, associations and industries, in the field of measurement science and instrumentation, at both theoretical and applied levels.

RIASSUNTO L’articolo contiene una panoramica delle principali notizie riguardanti risultati scientifici, collaborazioni, eventi, Start-up, dei Gruppi di R&S Italiani nel campo della scienza delle misure e della strumentazione, a livello sia teorico che applicato. Le industrie sono i primi destinatari di queste notizie, poiché i risultati di ricerca riportati possono costituire stimolo per attività di Trasferimento Tecnologico.

nità di creare una start-up, chiamata ATHENA, che ha tra i suoi scopi anche la gestione, manutenzione e commercializzazione dei servizi forniti tramite laboratori remotizzati.

Il sistema include molteplici esercitazioni, tra cui: Acquisizione, Acquisizione e Finestra, Campionamento, ADC Tests, Contatore – Misure su modem, Magnetic measurements, Multimeter (in simulazione), Rulliera, Laser, Misura capacità variabile.

Per ulteriori informazioni: athena@athenaconsulting.eu

SUCCESSO DI RSENS – START-UP sori sono oggi venduti principalmente IEEE INTERNATIONAL WORKSHOP DELL’UNITÀ GMEE DELL’UNIVERSITÀ in Scandinavia, con un ottimo succes- ON MEASUREMENTS DI MODENA so di mercato. Complimenti a Luigi! & NETWORKING (M&N 2013)

Vedere anche: http://gazzettadi modena.gelocal.it/cronaca/ 2013/03/02/news/il-rivelatoredi-radon-e-made-in-modena1.6620530 ATHENA CONSULTING SRL: UNA NUOVA START-UP… TUTTA AL FEMMINILE DA UNISANNIO

Promuovere il Trasferimento Tecnologico Università – Impresa è uno dei punti focali di Tutto_Misure. Il Prof.

Luigi Rovati, dell’Università di Modena e Reggio Emilia, responsabile della locale Unità GMEE, che ha condiviso anni di attività scientifica con il nostro Laboratorio di Brescia, è oggi attivissimo in Ricerca Applicata e promozione di start-up tecnologiche che mostrano tutta la vitalità della ricerca italiana e la voglia di fare imprenditoria!

Rsens srl, seconda Società di Start-up originata dal vivaio dei Ricercatori e dottorandi dell’Università di Modena (la prima era Nirox srl), produce sensori di Radon portatili per uso domestico, per la rilevazione del contenuto di Radon in edifici e industrie. I sen-

L’Università degli studi del Sannio, grazie al Prof. P. Daponte, ha dato vita a una nuova start-up (tutta al femminile!) nel settore dei laboratori remotizzati. Il servizio, partito con finalità didattiche per i corsi dell’Ateneo beneventano, si è poi esteso ad alcuni utenti europei e ad alcune categorie (disabili, lavoratori, ecc.). Tutto ciò ha permesso di attrarre ulteriori risorse sia in termini economici che di collaborazione per ulteriori sviluppi del sistema stesso.

La complessità gestionale di tali attività infatti si è trasformata nell’opportu-

Si terrà a Napoli nella splendida cornice di Villa Doria d’Angri, il 7-8 ottobre prossimi, l’IEEE International Workshop on Measurements & Networking.

L’evento, giunto alla sua seconda edizione, è sponsorizzato dalla IEEE Instrumentation & Measurement Society, oltre che dall’IEEE Italy Section e dall’AEIT, e ha lo scopo di riunire competenze e presentare i più recenti risultati e trend di

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COMUNICAZIONI, RICERCA E SVILUPPO DA ENTI E IMPRESE

ricerca nell’ambito delle misure sulle reti e delle reti di misura, con un particolare focus sugli aspetti multidisciplinari. Sono, inoltre, previste due Special Sessions su “Dependability and security measurements in computer systems and networks” e “Sensor Networks for Ambient Assisted Living”.

La scadenza per la sottomissione di contributi nella forma di extended abstracts è fissata al 20 giugno.

Per maggiori informazioni consultare il sito http://mn2013.ieee-ims.org

relative a monitoraggio ambientale, energetico e strutturale.

Ulteriori informazioni sono disponibili nel sito http://gmee2013.unitn.it.

NPL – NATIONAL PHYSICAL LABORATORY

di successo in Ingegneria Meccanica, e la Guida è a disposizione di membri dell’Istituto e scaricabile gratuitamente dal sito NPL (www.npl.co. uk/publications/guides/begin ners-guide-to-measurement-inmechanical-engineering).

La Guida è destinata a diventare uno strumento molto prezioso a disposizione degli Studenti di Ingegneria Meccanica.

All’evento di lancio del 24 Aprile 2013 al NPL, Martyn Sené, Direttore Delegato e Director of Operations di NPL, e Isobel Pollock, Presidente di IMechE, hanno discusso dell’importanza della Misurazione e di come la Guida può essere di supporto a giovani Ingegneri meccanici. All’evento anno partecipato i collaboratori alla stesura della guida, provenienti sia dall’industria che dall’Università, nonché membri di IMechE e di NPL.

Il National Physical Laboratory e l’Istituto degli Ingegneri Meccanici (IMechE) hanno congiuntamente lanciato la nuovissima “Beginner’s Guide La XXX edizione to Measurement in Mechanical del Congresso Engineering”. La misurazione è Nazionale del- una chiave abilitante per una carriera l’Associazione “Gruppo di Misure Elettriche ed Elettroniche” (GMEE), che rappresenta uno degli appuntamenti scientifici più importanti in Italia per ricercatori, esperti e addetti ai lavori operanti nel settore delle misure, si terrà quest’anno a Trento, dall’8 all’11 settembre.

Come nelle ultime edizioni, il CongresLA RIVISTA DELLE MISURE E DEL CONTROLLO QUALITÀ - PERIODICO FONDATO DA SERGIO SARTORI so prevede la presentazione di memoORGANO UFFICIALE DELL’ASSOCIAZIONE “GMEE” E DI “METROLOGIA & QUALITÀ” rie selezionate sulle diverse linee di ricerca del GMEE e di alcune presentazioni da parte di costruttori di strumentazione. Sono inoltre previste una tavola rotonda sulla valutazione della ricerca scientifica e una sessione congiunta con il gruppo Misure Meccaniche e Termiche (MMT) (che terrà il suo XIII Convegno Annuale nella stessa sede) su “Innovazione tecnologica: criticità e L’abbonamento biennale Vi offre opportunità per l’Università, i Centri di ricerca e l’Industria”.

8 numeri cartacei + 8 telematici Il congresso terminerà con l’Assemblea annuale dei ricercatori del (Tutto_Misure News) GMEE. Immediatamente a seguire, l’IEEE Per richiedere le modalità di abbonamento, Workshop on Environmental, Energy and Structural Monitotelefonare al n° 011/0266700 ring Systems 2013 (EESMS 2013), fornirà ai partecipanti l’opo inviare una e-mail a: metrologia@affidabilita.eu portunità per presentare ulteriori risultati di ricerca su tematiche di misura IL CONVEGNO ANNUALE DEL GMEE – TRENTO

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AFFIDABILITÀ NELL’ELETTRONICA

IL TEMA

A cura di Marcantonio Catelani e Massimo Mortarino (mmortarino@affidabilita.eu)

Affidabilità dei prodotti e dei sistemi elettronici Un convegno di Affidabilità & Tecnologie 2013

RELIABILITY OF ELECTRONIC PRODUCTS AND SYSTEMS In the recent 7th edition of Affidabilità & Tecnologie (Turin, April 2013), the conference dedicated to “Reliability of electronic products and systems” (below a large summary of the speeches, introduced by a contribution of Prof. Catelani, coworker of Tutto_Misure for Reliability) hosted leading experts, operating into the complex production chain of electronic devices. The conference offered an important occasion for dissemination and awareness of the importance of reliability, its design, evaluation and measurement in various industrial domains.

RIASSUNTO Nella recente settima edizione di aprile 2013 di Affidabilità & Tecnologie, il convegno dedicato all’“Affidabilità dei prodotti e dei sistemi elettronici” (del quale proponiamo un’ampia sintesi degli interventi, preceduta dall’introduzione del Prof. Catelani, referente di Tutto_Misure per quanto riguarda il tema dell’Affidabilità) ha visto confrontarsi autorevoli protagonisti della complessa filiera di un apparato elettronico, offrendo un momento importante per la divulgazione e la sensibilizzazione dell’importanza dell’affidabilità, della sua progettazione, valutazione e misura in svariati comparti industriali.

INTRODUZIONE

Marcantonio Catelani (Lab. Misure, Affidabilità e Qualità – Scuola di Ingegneria Firenze, Dip. Ingegneria dell’Informazione) Il tema dell’Affidabilità è estremamente complesso e variegato e sta rivestendo un ruolo sempre più importante nella realizzazione di componenti e sistemi in tutti i settori dell’Ingegneria, e non solo. Oggi, i requisiti di affidabilità non sono più, e non lo devono essere, prerogativa dell’alta tecnologia, ma devono riguardare tutti i dispositivi, nei vari contesti applicativi. Come “tecnico” e Ricercatore in questo ambito da svariati anni, non posso non richiamare la definizione che la normativa fornisce per il termine affidabilità, ovvero “attitudine di un elemento a svolgere la funzione richiesta in condizioni date per un dato intervallo di tempo”, definizione che può essere tradotta in termini quantitativi come “probabilità che l’elemento sia in grado di eseguite la funzione richiesta, nell’intervallo assegnato e in condizioni stabilite”. Il richiamo

alla normativa è particolarmente importante perché spesso, anche in contesti industriali importanti, si confondono i termini Affidabilità e Conformità, quest’ultimo inteso come rispondenza alle specifiche. Ciò detto, appare evidente che, a partire dal concetto di conformità come verifica delle prestazioni dell’elemento a “tempo zero”, normalmente misurata durante o al termine della produzione, l’affidabilità fornisce informazioni sul mantenimento nel tempo di tali prestazioni, fissate le condizioni d’impiego. La normativa mette in evidenza due punti essenziali nella definizione. Si evince, prima di tutto, che il concetto di affidabilità è legato al tempo: fissato un determinato istante, possiamo misurare la probabilità che l’elemento funzioni correttamente e, quindi, sia in grado di mantenere la conformità a quell’istante. Il secondo aspetto, di non minore importanza, riguarda il fatto che non è corretto procedere con una valutazione di affidabilità se non si sono stabilite le condizioni d’impiego. Chiunque si occupi di valutazioni di affidabilità ha ben presente questo aspetto, ma preme ricor-

dare la differenza che esiste, ad esempio in ambito elettronico, tra il tasso di guasto calcolato in un ambiente in cui le sollecitazioni sono controllate e limitate, rispetto a una situazione in cui gli stress applicati sono notevolmente superiori. Un esempio per tutti: un sistema di acquisizione dati che opera in un ambiente protetto, quale potrebbe essere quello di un laboratorio, ha un comportamento affidabilistico diverso se confrontato con un analogo dispositivo utilizzato in presenza di sollecitazioni più gravose, come ad esempio il caso d’installazione a bordo treno. L’aspetto sperimentale legato alle prove di laboratorio consente di valutare il comportamento di un componente o di un apparato. Anche in questo caso lo scenario è estremamente ampio e si differenzia molto in funzione del settore tecnologico. È possibile applicare sollecitazioni singole, come temperatura, vibrazione, urti, ecc., o una loro combinazione (una prova combinata caldo-umido è un esempio) con lo scopo d’innescare fenomeni di degrado più o meno accentuati in funzione della severità della prova. Gli scopi in ambito elettronico sono molteplici; si ricordano le prove di screening (il burn-in è un esempio) finalizzate a individuare la popolazione di componenti intrinsecamente deboli generati da un processo di produzione, le prove accelerate che prevedono livelli di sollecitazione tali da diminuire la vita utile del componente, le prove effettuate per verificare il comportamento affidabilistico di nuovi materiali, quali ad esempio le colle conduttive, argomento questo su cui molte unità di ricerca universitarie, tra cui la nostra, stanno lavorando. È essenzialmente in questo contesto che si collocano gli interventi di ART Group, ST Microelectronics, Gest Labs, Corona. È importante ricordare che la conoscenza delle prestazioni di affidabilità rappresenta il punto di partenza per

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studi più complessi e articolati, come ad esempio le valutazioni RAMS (Reliability, Availability, Maintainability and Safety), le analisi di Rischio, gli studi di SIL (Safety Integrity Level), ecc. Tecniche ormai consolidate quali la FMEA/ FMECA (Failure Modes and Effects Analysis / Failure Modes, Effects and Criticality Analysis), la FTA (Fault Tree Analysis), l’HAZOP (Hazard and operability study), Markov Analysis, e tante altre che per brevità non cito, si avvalgono delle informazioni di affidabilità.

L’intervento di HTC costituisce un esempio d’integrazione tra la tecnica FMEA e i dati sperimentali ottenuti da prove di laboratorio.

Gianni Orlandini (ART GROUP) Spesso nelle aziende l’Affidabilità viene confusa con la Qualità: esiste una grossa differenza fra un prodotto che funziona a tempo zero e un altro che funziona durante tutta la propria vita… Se l’azienda misura in campo i danni della non affidabilità, si quantifica subito l’utilità di dotarsi di metodi e strumenti precisi per il governo dell’affidabilità.

Due anni fa ho spinto gli organizzatori a portare l’Elettronica nell’ambito di questa manifestazione: l’elevata importanza dell’affidabilità nell’elettronica era sottovalutata… Eppure affidabilità e tecnologie vanno di pari passo nel mondo attuale: basta vedere i trend di crescita dell’elettronica in ambito Automotive, Ferroviario, Metering, Medicale e in altri settori d’attività, nei quali i sistemi elettronici andavano sempre più a integrarsi con sistemi elettromeccanici o meccanici. Mi stupiva che non si tenesse adeguatamente conto di tali incrementi nel settore Automotive, dove nel 2000 l’elettronica rappresentava il 22% nell’economia di un autoveicolo, nel 2010 il 55% e oggi questo valore è ancora più elevato. Se pensiamo agli on board telematic devices presenti all’interno di un’automobile, si vede chiaramente la crescita esponenziale dei dispositivi elettronici, per i quali è fondamentale il controllo di affidabilità, dato che vanno a inserirsi in sistemi meccanici o elettromeccanici che necessitano, da un lato, d’innovazione tecnologica e, dall’altro, di affidabilità.

Spesso non vi è tempo sufficiente per

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IL TEMA

valutare l’affidabilità di un’elettronica che porta continuamente, in tempi molto brevi, componenti innovativi.

L’affidabilità è un aspetto fondamentale, che va tenuto sotto controllo: nel settore automotive, i fornitori devono garantire bassi costi e alti volumi di produzione ma su di essi viene scaricata anche la responsabilità dell’affidabilità dei prodotti forniti, quindi è indispensabile strutturarsi al meglio per poter soddisfare tali esigenze.

Un caso concreto, utile a esemplificare l’importanza di un corretto approccio alle tecniche affidabilistiche per le aziende impegnate nel mercato competitivo, è quello sviluppato con un importante Gruppo italiano nel settore della distribuzione Energia, nella cui realtà l’affidabilità dei moduli elettronici è fondamentale.

Fotografata la situazione reale e individuati i precisi obiettivi da raggiungere, abbiamo scelto di partire da test vehicle, riguardanti la componentistica elettronica che veniva impiegata, e capire quali simulazioni potessimo utilizzare per analizzare la “filiera” che concorre alla realizzazione di moduli elettronici.

Abbiamo messo sotto controllo i giunti di saldatura “lead free”, per valutarne le variazioni chimico-fisiche mediante lo studio della conducibilità e delle impedenze correlato all’invecchiamento del giunto stesso, tramite varie metodologie e normative di riferimento. Durante 5/6 mesi di lavoro abbiamo effettuato verifiche sui giunti di saldatura su 4 diverse tipologie di finiture superficiali, usando diversi tipi di leghe saldanti e di componentistica (QFP, BGA, PLCC, PTH, componenti tradizionali, ecc.) impiegati nella costruzione della schede elettroniche. Le norme di riferimento erano le varie IPC. Le analisi svolte tendevano, in primo luogo, ad accertare che il processo industriale fosse sotto controllo, altrimenti si perderebbe solo del tempo: la “mortalità infantile” del componente elettronico è quella che viene fuori dopo i primi mesi di vita, quindi quando si fa un test vehicle è fondamentale progettarlo in un ambiente industriale in cui la sicurezza del processo produttivo è fuori discussione. Bisogna poi possedere adeguate attrezzature e strumenti di controllo e verifica: nel caso specifi-

co, una potente macchina RX 3D di ultima generazione per sofisticate analisi del processo di saldatura bordo macchina, attrezzature per prove di pull test e shear test, capabilities esterne o interne per micro sezioni su giunti saldati.

Per ogni rank di produzione abbiamo effettuato analisi su un campione significativo: microsezione, pooling share test, sezioni e analisi metallografiche, ecc. La valutazione dei risultati ottenuti ci consente di eliminare eventuali difetti. Abbiamo quindi fatto il punto sulla morfologia fra il test vehicle e le schede in campo con oltre 10 anni di vita e un confronto dei risultati tra schede con finiture e componentistica differenti.

Il nostro obiettivo era quello di spingerci con le prove fino a coprire dai 12-15 anni fino ai 20 anni di vita equivalente: trattandosi di prove “zero difetti”, volevamo eliminare il rischio di non costruire un’ipotesi affidabilistica sufficientemente utile. Molto importante è la scelta dei cicli termici da seguire durante le prove: nel caso specifico, cicli da 0 a 100 °C, con dual time di 10 minuti e un gradiente termico di 15 °C/min, che hanno richiesto l’impiego di una cella climatica di elevate prestazioni. Quindi abbiamo realizzato 4 campioni per ciascun tipo di lega saldante, simulando 20 anni di vita equivalente. Importantissimi altri due elementi considerati: la freccia di deformazione dovuta agli effetti termici (abbiamo progettato specifici sensori a fibra ottica per analizzarli) e l’impiego di metodologie DOE, fondamentale su processi multivariabili.

Spesso queste metodiche DOE vengono giudicate affrettatamente troppo costose: il DOE serve proprio a eliminare il “PVC” (Proviamo/Vediamo/Cambiamo), preventivando le variabili, capire quali siano influenti e, alla fine, i risultati sono estremamente razionali, correlati e affidabili.

La mole di risultati ottenuti è stata molto importante per il tipo di output che ne è derivato, compensando adeguatamente il lavoro iniziale di progettazione e pianificazione. Finora abbiamo effettuato 150 giorni di cella climatica, equivalenti a 12-15 anni di vita in campo, ma le prove a tutt’oggi continuano. Risultati e raccomandazioni emerse sono numerosissimi e mi limito a citarne alcuni: in-

N. 02ƒ ;2013 Santo Pugliese (STMicroelectronics) Da più di 25 anni lavoro nel reparto di Affidabilità della ST di Cornaredo (MI) e ho maturato una vasta esperienza sui test affidabilistici dei circuiti integrati e relativi meccanismi di fallimento. Nel nostro laboratorio si fanno prove in particolare sui componenti elettronici per il settore Automotive analizzandone i guasti individuati, e direi che abbiamo a che fare con tutta la possibile casistica di problematiche.

Siamo la principale industria europea produttrice di semiconduttori, con 12 siti produttivi e un fatturato di 8 miliardi di dollari. Il settore Automotive rappresenta il 18% della produzione e, se si pensa che un chip in questo mercato ha un valore di circa 1 dollaro, si può avere un’idea di quanti componenti vengono prodotti al giorno, e per ciascuno di essi vanno garantiti elevati target affidabilistici.

Questo segmento di mercato è molto legato all’innovazione ed è ai vertici delle sfide affidabilistiche: basti pensare ai radar utilizzati per evitare che l’auto investa il pedone, ai sofisticati controlli del motore, senza contare l’estrema variabilità delle condizioni ambientali in cui il veicolo deve operare, dai -40 °C ai 150 °C. di temperatura del motore. Inoltre nell’auto si trovano sia i componenti con tecnologie “vecchie” sia quelli di ultima generazione, ma per tutti occorre garantire gli stessi standard di qualità. Un settore applicativo che richiede elevata affidabilità ma anche continua riduzione dei costi: i nostri clienti principali ogni anno ci chiedono la riduzione del prezzo, obbligandoci a continui step tecnologici per ridurre i costi di produzione… ma l’affidabilità

sui prodotti safety deve continuare a crescere! I nostri clienti più esigenti ci chiedono 0 ppm, quindi zero difetti, non solo per il rispetto delle pure norme in materia di sicurezza ma anche perché nel settore auto, quando si verifica un problema, scattano le campagne di richiamo, la pubblicità sui mezzi d’informazione e quindi si verifica non solo un danno economico ma anche d’immagine.

Nel concetto di affidabilità le variabili più importanti sono il tempo e le condizioni in cui il dispositivo deve operare (se un cellulare funziona anche sott’acqua, posso dire che è “robusto”, mentre è “affidabile” se funziona correttamente nel tempo nelle condizioni di specifica). Ogni volta che un dispositivo non rispetta tali condizioni ci troviamo in presenza di un “failure”, che in ST classifichiamo nel seguente modo: “intrinseco”, se deriva da un problema sistematico di progetto o di processo, o “estrinseco”, se deriva da un problema sporadico che si può verificare una volta avviata la produzione. La valutazione affidabilistica svolta sul lotto di qualifica è comunque focalizzata sui problemi intrinseci. L’approccio base che usiamo è quello di effettuare test accelerati in cui applichiamo gli stress maggiori possibili, sia elettrici sia fisici (possono essere sequenze o stress singoli), a cui il prodotto in campo sarà soggetto. L’obiettivo è quello di riprodurre in un tempo più breve lo stress che il componente subirà durante tutta la propria vita, anche eccedendo tali limiti per individuare i margini di robustezza sopra citati. La “curva della vasca da bagno”, nota per chi opera nel settore, serve a visualizzare graficamente l’andamento del failure rate nel tempo: prima abbiamo la mortalità infantile, poi la vita utile e infine la degradazione. I principali fattori di stress che applichiamo sono: la temperatura (che aumenta la mobilità dei processi di diffusione e la velocità delle reazioni chimiche), le variazioni di temperatura (che aumentano gli sforzi di taglio e le compressioni/ espansioni dei materiali), l’umidità abbinata alla temperatura (fattori acceleranti della corrosione), la tensione (che accelera i fenomeni di degradazione degli ossidi e la velocità dei por-

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nanzitutto vi sono informazioni estremamente tranquillizzanti per alcuni tipi di finiture ENIG con lega saldante 305 (nessun guasto dopo 12 anni simulati) e per le finiture OSP (1 guasto dopo 12 anni simulati), mentre sono state rilevate indicazioni preoccupanti su alcuni componenti PTH e tradizionali. Avevamo inoltre inserito nel test alcuni dispositivi reballing (processo richiesto, ad esempio, in ambito militare) e i risultati sono stati tutt’altro che rassicuranti.

IL TEMA

tatori di carica), la corrente (per gli effetti di metal electromigration e di degradazione del giunto di saldatura) e i picchi di potenza (che possono creare deformazioni e fratture nelle metal).

Quando parliamo di prove di affidabilità dobbiamo anche pensare a come è fatto il circuito integrato e a come la tecnologia si sia evoluta nel tempo: fino a pochi anni fa, lo spessore della parte superiore delle interconnessioni era più o meno uguale a quello della parte inferiore dove ci sono le diffusioni nel silicio; oggi la parte superiore, per esempio, è un castello di metallizzazioni, ben più spessa rispetto a quella inferiore, che invece continua a ridursi. Ciò influisce pesantemente sulle prove, imponendo un’attenzione maggiore alle interconnessioni fra i vari strati.

Ciascun test di affidabilità, che segue precisi standard, mira a mettere in evidenza uno specifico meccanismo di fallimento: la prova elettrica cerca di simulare l’applicazione e di creare guasti dovuti alla corrente e alla tensione; i cicli termici mirano a creare rotture; la prova umida è volta ad accertare gli effetti di umidità; ecc. È importante simulare tutti gli stress che il dispositivo subirà durante il tempo di vita specificato dal cliente. Ad esempio, nelle varie prove di affidabilità i dispositivi non sono saldati sulla board applicativa, e per simulare lo stress che subiranno durante il processo di saldatura che adotterà il cliente, dopo aver tenuto i componenti per con un certo tempo in umidità controllata (192 ore a 30 °C con 60% di umidità), li sottoponiamo a un profilo termico simile a quello vero, con un picco di temperatura che arriva intorno ai 260 °C, e analizziamo le possibili degradazioni causate dall’umidità intrappolate nel package. Dopo questo “Preconditioning” i dispositivi vengono suddivisi poi nei vari stress test.

La regina delle prove di affidabilità, chiamata HTOL (High Temperature Operating Life), è quella che cerca di simulare esattamente l’applicazione. Ad esempio, riguardo al sistema frenante ABS, ognuno dei circa 200 componenti sottoposti a tale prova pilota un carico induttivo simile a quello del sistema, chiudendo e aprendo le valvole tante volte quanto richiesto nella specifica del

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cliente (o anche molto di più, per avere un adeguato margine di robustezza verso possibili problemi in produzione non evidenziabili normalmente sui lotti usati per la prova), in regime di alta temperatura (150 °C o più) in modo di accelerare possibili degradazioni delle metallizzazione dei power.

Ogni volta che si fa una prova-vita si deve stressare in maniera controllata: ogni meccanismo di fallimento deve essere accelerato, senza introdurne di nuovi e questa è la difficoltà maggiore alla quale dobbiamo ovviare.

Ogni meccanismo di fallimento testato potrebbe far deviare un parametro e quindi dobbiamo valutare se il dispositivo dopo prova è ancora dentro specifica; ma non solo, dobbiamo riuscire anche a misurare il margine di robustezza verso il suo tempo di vita in applicazione. In tale ottica, è importante quindi fare prove di robustezza, per misurare il margine verso il fallimento, andare oltre gli standard. Ciò si può ottenere tramite prove di ware-out, che tuttavia non sono sempre attuabili, a causa della loro eccessiva durata.

Abbiamo quindi messo a punto analisi sia fisiche sia elettriche sui pezzi dopo prova basate sul “quasi difetto”, sulla degradazione e su modelli di simulazione del meccanismo di fallimento. Se vogliamo raggiungere la soglia degli “zero difetti”, nella qualifica dobbiamo garantire un approccio in termini di robustezza, anche se ciò non è sufficiente perché a tutti i livelli, dalla tecnologia di front end e back end alla progettazione, produzione e service, ogni tassello deve contribuire al raggiungimento dell’obiettivo. A livello di qualifica, possiamo agire sulle prove di robustezza, mentre in produzione devono essere effettuati tutti gli screening possibili dei pezzi deboli. Infine, anche il service deve essere adeguato a tale tipo di approccio e solo a questa stregua l’obiettivo “zero difetti” è raggiungibile.

In sintesi, il concetto che stiamo cercan-

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do di applicare a livello di “robustezza” in affidabilità è il seguente: ricevuto dal cliente il mission profile, disponendo della nostra matrice dei meccanismi di fallimento, in base a come è fatto il prodotto produciamo una matrice di test, che va a integrare quella degli standard e ci permette di valutare il margine di robustezza e superare il concetto di qualifica basato solo su 0 scarti nelle varie prove.

Enrico Galbiati (GEST LABS) Il nostro Laboratorio si occupa da anni di test di affidabilità per conto terzi e l’esperienza fin qui sviluppata ci suggerisce che l’affidabilità nell’elettronica dipende da fattori legati ai processi e ai materiali. Fra i primi ne troviamo due strettamente connessi, che coinvolgono anche il fattore base, l’umidità relativa, in modo diametralmente opposto: l’accumulo di cariche elettrostatiche, in grado di provocare una scarica elettrica, indicata con Electrostatic Discharge (ESD), e la sensibilità all’umidità da parte di alcuni tipi di componenti, chiamati Moisture Sensitive Devices (MSD).

Queste tematiche sono spesso sottovalutate, soprattutto perché solitamente hanno i maggiori effetti sull’affidabilità e sono “nascoste”, quindi non danno rilevanti problemi nell’immediato. La carica elettrostatica influenza praticamente tutti i componenti ed è difficile da tenere sotto controllo, anche perché a volte gli standard forniscono indicazioni non facili da seguire. L’accumulo di cariche sulla superficie degli oggetti spesso non danneggia immediatamente i componenti ma, nel momento in cui si trasferisce da una superficie all’altra, genera una corrente generalmente bassa ma sufficiente a provocare danni nei componenti, visibili soprattutto nel tempo.

Un problema importante, in particolare, nei siti produttivi. Un oggetto può caricarsi per effetto triboelettrico, per contatto con oggetti già carichi o per induzione. Per esempio, una volta che l’effetto triboelettrico ha generato oggetti carichi, attraverso il contatto o l’induzione si possono causare scariche elettriche che possono danneggiare i componenti elettronici. Quindi una delle maggiori cause di questi problemi è l’effetto triboelettrico, che avviene quan-

do vengono a contatto materiali diversi che hanno diverse affinità elettroniche.

Infatti, alcuni materiali tendono a perdere cariche negative (elettroni), altri ad acquistarle: se sfortunatamente ho vicini tra loro due materiali che sono lontani nella scala triboelettrica, uno dei quali tende a cedere elettroni e l’altro ad accaparrarli, basta uno strofinio o un piccolo contatto e abbiamo già l’oggetto carico. Questo può avvenire sia quando si mettono a contatto due materiali diversi, sia quando li si separa (ad esempio, quando si stacca un pezzo di nastro adesivo). L’effetto triboelettrico dipende inoltre dall’ampiezza e dalla forza dello strofinio e da altri parametri, tra i quali l’umidità. A questo punto si rischia di danneggiare il componente, perché trasferiamo corrente da un oggetto all’altro. Queste cariche si possono generare dagli indumenti degli addetti, delle pavimentazioni dei locali produttivi, ecc.; i relativi potenziali elettrostatici che si generano possono essere veramente elevati. In tale ambito, un fattore importantissimo è l’umidità relativa: quando essa scende sotto il 30% abbiamo una grande produzione di cariche elettrostatiche che possono provocare danni notevoli. Il danneggiamento del componente può avvenire per effetto del contatto con l’operatore, che può così scaricare la propria carica elettrostatica sul componente stesso, oppure tramite una macchina, che può avere parti con cariche elettrostatiche che, per contatto, vengono trasferite al componente. Occorre pertanto prevenire tali effetti, in primo luogo proteggendo gli operatori dall’accumulo di cariche elettrostatiche (attraverso indumenti protettivi, bracciali collegati a massa, ecc.). La scarica, generando calore, può provocare danni nel componente.

A volte si raggiungono temperature molto elevate, anche se le scariche possono essere d’intensità non percepibile dalla persona. Possiamo pertanto avere un guasto immediato, rilevabile, oppure più frequentemente un guasto latente, perché la scarica può generare un innalzamento della temperatura che provoca microfratture interne nel componente che però non si manifestano in tempi così brevi da rendersi evidenti nell’immediato.

N. 02ƒ ;2013 Un altro fattore che influisce sull’affidabilità riguarda i componenti MSD, generalmente plastici, che assorbono umidità e non si danneggiano immediatamente, ma nel momento in cui sono sottoposti a temperature superiori a 200 °C durante la saldatura sulla scheda. Infatti possono subire danni, in quanto l’umidità assorbita si trasforma in vapore che genera tensioni. Queste causano fratture, che si manifestano in modo repentino (se di entità veramente grave) oppure possono semplicemente indebolire il componente e fargli perdere nel tempo la funzionalità. Alcune fratture possono essere rilevate solo tramite esami accurati in laboratorio, che utilizzano strumenti specifici, come il microscopio acustico a scansione.

Esistono standard, a volte poco conosciuti, che offrono indicazioni su come gestire i vari tipi di componenti, catalogati secondo lo specifico livello di sensibilità all’umidità. Di conseguenza, in produzione è necessario considerare come gestire questi componenti: ad esempio, se dopo aver aperto la busta contenente componenti MSD questi non sono utilizzati subito, dopo quanto tempo devono essere chiusi in un’apposita busta? Come deve essere questa busta? Quando la busta viene riaperta e i componenti MSD rimangono ancora esposti all’ambiente, dopo quanto tempo e come devono essere “asciugati”? Tutti questi accorgimenti consentono di gestire al meglio i componenti, riducendo al minimo i possibili problemi.

Attenzione, quindi, a tener sotto controllo questi aspetti, che a volte sono sottovalutati, sia perché difficili da analizzare sia perché molto spesso manifestano i propri effetti nel tempo.

Achille Garrone (Ricerca & Sviluppo – CORONA) La CORONA spa produce da sempre circuiti stampati e due terzi della nostra produzione riguardano le finiture ENIG. Fin dai primi anni ’90 è emersa l’esigenza di considerare il circuito stampato non più come supporto di una serie di componenti ma come un componente esso stesso, in quanto attore nel funzionamento dell’apparato. Si è così iniziato a dimensionare i condutto-

ri, i dielettrici, ecc. per ottenere un valore resistivo noto, che non fosse penalizzante per il funzionamento dell’apparato. Sono stati sviluppati laminati in possesso di caratteristiche dielettriche e di perdita di segnale diverse, in modo da raggiungere l’obiettivo prefissato in termini d’impedenza. Abbiamo sviluppato un know how proprio, grazie anche alla collaborazione con gruppi di ricerca d’importanti aziende elettroniche operanti nel settore telecomunicazioni e in quello militare. L’integrazione dei componenti, la loro miniaturizzazione e, soprattutto, la sempre maggiore velocità di trasmissione dei dati hanno reso necessario che i circuiti stampati utilizzassero laminati che alle alte frequenze non interferissero, se non in modo controllato, con il passaggio del segnale. I valori più significativi fra le caratteristiche dei laminati sono la costante dielettrica e il fattore di dissipazione, che sono tanto migliori quanto più bassi: il top in tal senso è rappresentato dai materiali a base teflon, che hanno una costante dielettrica da 2,2 a 2,6, ma presentano problemi di lavorabilità e di costo. I fabbricanti di laminati, spinti anche dalla rapida evoluzione dei componenti, hanno sviluppato prodotti alternativi che si collocano a livelli intermedi fra gli FR4 epossidici e di teflon, per quanto concerne sia i valori di costante dielettrica sia quelli di perdita e anche i costi. Caratteristiche da prendere in esame sono: l’idoneità alla saldatura senza piombo, legata alla temperatura di decomposizione, la resistenza a cicli termici, la resistenza al filamento anodico, la temperatura di transizione vetrosa, la costante dielettrica, la capacità di tenuta superficiale alle scariche, il tempo di delaminazione, la massima temperatura d’esercizio, il comportamento al fuoco.

I costi dei laminati sono quindi estremamente variabili (alcuni materiali teflon possono costare anche 8-30 volte rispetto a un FR4), ma la scelta del materiale non è tutto e occorre che il processo di fabbricazione del circuito sia condotto in maniera corretta: il produttore deve possedere ovviamente le certificazioni di autoestinguenza e di ade-

renza e un sistema qualità affidabile, aspetti che lo aiutano a ottenere i risultati attesi. Le fasi più importanti del processo produttivo sono la pressatura e incollaggio del multistrato, la metallizzazione dei fori e lo spessore dei riporti. È inoltre importante che il fabbricante abbia i processi in casa e, quindi, possa intervenire immediatamente in presenza di un guasto: un altro punto importante è l’affidabilità legata alla resa di ogni lotto. Tutto ciò richiede il possesso di adeguata strumentazione di misura, che consenta di misurare lo spessore dei riporti, svolgere prove d’impedenza, saldabilità, stress termico, contaminazione ionica, controllo delle soluzioni chimiche impiegate e delle acque di scarico. Se necessario, bisogna avvalersi di laboratori esterni, in grado di effettuare altri importanti tipi di misure e prove, quali la compatibilità elettromagnetica.

Nell’apparato, un altro aspetto importante è rappresentato dalla qualità dei componenti acquistati, delle saldature (soprattutto quando è previsa la rilavorazione della scheda), del collaudo finale (i software di collaudo spesso non coprono le condizioni d’esercizio).

Paolo Montangero (Ricerca & Sviluppo – HTC) La HTC opera nel campo dei cablaggi e degli assemblaggi di cabine elettroniche ed elettromeccaniche. Produciamo cabine di controllo per sistemi robot, che possono essere fissi su una postazione di lavoro oppure montati su sistemi cartesiani, quindi in grado di traslare; in questo secondo caso, il cablaggio che collega la cabina al robot deve essere mobile (cavi in catenaria). Abbiamo poi un cablaggio a bordo macchina, che viene sollecitato dai movimenti del robot a livello sia di torsione sia di flessione. HTC fornisce sia le cabine di controllo sia i cablaggi in catenaria e a bordo del robot.

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IL TEMA

Per quanto riguarda gli aspetti affidabilistici è importante avere un’idea delle possibili cause di guasto e delle relative contromisure attuabili per ridurre l’incidenza dei guasti sia delle cabine sia dei cablaggi. Una prima causa di può essere attribuita agli errori o alle criticità del progetto. Per ridurre l’impatto di questa voce utilizziamo metodi diversi: dalle tecniche FMEA alle simulazioni (di tipo termico e meccanico), per capire le sollecitazioni e l’usura a cui le parti sono soggette. Una seconda causa di guasti è da ricercare nella qualità e affidabilità dei materiali e dei componenti che utilizziamo: se le schede o l’elettromeccanica scelte per la cabina di controllo hanno criticità, è evidente che queste possono portare a guasti e malfunzionamenti dell’intero sistema robot. La contromisura sta nella giusta scelta dei componenti e dei materiali, che devono avere un corretto dimensionamento, ma sono altrettanto importanti le prove di vita e i controlli svolti su materiali e componenti in entrata.

Nella nostra realtà, i problemi affidabilistici più importanti sono quelli relativi agli errori di montaggio e di assemblaggio: errati collegamenti o connessioni difettose possono generare intermittenze, anomalie e problemi di funzionamento del sistema. Gli strumenti che mettiamo in campo in tale ottica sono: la FMEA, le istruzioni operative dettagliate, la formazione del personale, i controlli in linea, i collaudi e il burnin finale.

Un‘ultima causa di guasto può essere legata al cattivo impiego che il cliente può fare del robot, ad esempio quando le condizioni d’impiego superano quelle previste dalle specifiche o quando non si rispettano cicli di manutenzione programmata raccomandati dal costruttore.

L’ambiente operativo dei sistemi robot non è certamente ideale per l’elettroni-

ca e per le strumentazioni sofisticate: basti pensare alle condizioni in cui opera un robot di saldatura, soggetto a forti disturbi elettromagnetici, scariche elettriche, elevate temperature e pesanti ritmi di lavoro (7 giorni su 7, 24 ore su 24). In questo contesto, è evidente la difficoltà di attuare programmi di manutenzione e, di conseguenza, la prevenzione dei possibili guasti diventa ancor più fondamentale.

Per quanto riguarda i cablaggi a posa mobile, la scelta dei cavi e dei materiali deve tener presente le specifiche del cliente: ad esempio, il numero di cicli di movimentazione, l’accelerazione, la velocità e il raggio di curvatura del sistema. Nel progetto del cavo tali specifiche condizionano la scelta delle materie plastiche più opportune, dei conduttori in rame. Il cavo prodotto viene poi sottoposto a severi test meccanici su simulatori che riproducono esattamente il movimento del robot, misurando in continuo la variazione della resistenza ohmica del cavo, prove climatiche ambientali e altri tipi di test relativi a funzionalità e sicurezza. Anche per i cablaggi in posa mobile, l’evoluzione tecnologica spinge verso prestazioni sempre più elevate: attualmente si sta lavorando per aumentare la loro vita da 10 a 20 milioni di cicli (un ciclo dura mediamente 10 secondi, quindi 20 milioni di cicli significano circa 5 anni di vita del sistema), ma si lavora anche per aumentare la velocità e l’accelerazione.

La cabina di controllo comprende diversi elementi, a partire dalla carpenteria meccanica (una sorta di “vestito” della parte elettronica), che è particolarmente importante ai fini dell’affidabilità, ai sistemi di raffreddamento (dissipatori, ventole), ai componenti elettronici (sistemi di sicurezza, alimentazione, CPU, ecc.). L’evoluzione delle cabine di controllo robot va nella direzione di una continua riduzione delle dimensioni, aumentando quindi la densità dei componenti e le problematiche termiche e ponendo nuove sfide affidabilistiche. L’affidabilità può comunque essere assicurata con una serie di precauzioni. L’uso nella carpenteria di materiali migliori (es. alluminio al posto della lamiera) nelle parti soggette a

maggior sollecitazione termica. La scelta di componenti di ultima generazione più compatti e più efficienti termicamente. La riduzione della numerosità dei componenti e delle connessioni interne usando cavi multipli o connettori differenti, per semplificare l’assemblaggio e al tempo stesso aumentare l’affidabilità. Il posizionamento e il raffreddamento sono ulteriori elementi chiave della cabina, per garantire il controllo della temperatura. Oltre alla FMEA, nel processo produttivo delle cabine di controllo per robot e dei cablaggi di connessione si pone particolare cura alla documentazione, ai controlli in linea e ai collaudi. La documentazione di processo deve essere completa e mantenuta costantemente aggiornata (a fronte di revisioni e cambiamenti spesso molto frequenti). In particolare le istruzioni operative fanno grande uso d’immagini per rimanere semplici e accurate. I controlli in linea sono fondamentali per mantenere il completo controllo del processo e garantire qualità e affidabilità. Un esempio può essere rappresentato dal test di trazione sulle terminazioni crimpate sul cavo. L’impiego di macchine crimpatrici automatiche consente il test meccanico al 100% della produzione, garantendo la corretta esecuzione della crimpatura. A livello di collaudo effettuiamo un controllo elettrico sul 100% dei cavi prodotti verificando la continuità elettrica, la resistenza d’isolamento e la ricerca di cortocircuiti. Per la cabina di controllo in specifico effettuiamo un test di funzionamento molto completo dove la cabina viene fatta lavorare per un certo numero di ore con un carico che simula le condizioni reali di esercizio. I programmi di test simulano le condizioni operative (assorbimenti, cicli, ecc.) e i possibili inconvenienti a cui si può andare incontro (blocchi, black-out elettrici, ecc.). I software collezionano i dati rilevati, che in seguito possono essere analizzati e consentire l’accertamento di eventuali anomalie e la loro correzione. Dopo le fasi di collaudo è possibile effettuare un burn-in, aumentando la temperatura all’interno della cabina in modo da provocare il guasto di un possibile componente debole.

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MISURE PER L’AERONAUTICA Edoardo Fiorucci, Giovanni Bucci, Fabrizio Ciancetta

Test di sistema elettromeccanico fault-tolerant per la movimentazione dei flap di aeromobili

A TESTING SYSTEM FOR THE PERFORMANCE EVALUATION OF FAULT-TOLERANT ELECTROMECHANICAL DRIVES FOR AIRCRAFT APPLICATIONS A testing system for the performance evaluation of innovative electromechanical drives for aircraft flaps is presented. It has been developed as a cooperation with the Umbra Group Aerospace. The research activity is focused on the design of the measurement system and on the development of the software for the measurement and the monitoring of mechanical, hydraulic and electrical parameters, as well as the managing of the control system for the emulation of the load force opposing to the actuators movement.

RIASSUNTO In collaborazione con la Umbra Cuscinetti di Foligno è stata sviluppata una stazione di misura per il test di un innovativo sistema di attuazione per flap per apparecchi aeromobili. È stato realizzato il sistema di misura dotato di un software per il monitoraggio dei parametri elettrici, elettronici, meccanici e idraulici del banco prova e per la gestione del sistema di controllo per la simulazione del carico aerodinamico antagonista alla movimentazione degli attuatori.

L’AZIONAMENTO ELETTRICO DEGLI HIGH LIFT SYSTEMS

Le esigenze economiche e ambientali associate al consumo di carburante, unitamente a quelle del miglioramento delle condizioni di sicurezza, spingono le aziende aeronautiche a sviluppare soluzioni innovative per la nuova generazione di aeromobili. Una delle linee guida è quella che prevede la sostituzione degli azionamenti idraulici con quelli elettromeccanici, essendo questi più leggeri e affidabili. I maggiori sforzi vertono nel miglioramento dei dispositivi di azionamento dei cosiddetti High Lift Systems (HLSs) [1], le superfici mobili utilizzate per regolare la forma dell’ala in funzione della velocità (Fig. 1). Per queste ragioni è stato sviluppato un innovativo sistema di attuazione che prevede l’impiego di una coppia di motori sincroni a magneti permanenti multi-fase, progettati

in modo da garantire le prestazioni minime anche in caso di guasto di una o due fasi [2-4]. La posizione dei due attuatori è controllata in parallelo, in modo da garantire la ridondanza del sistema di controllo e di attuazione. In particolare, questa soluzione consente di evitare complessi sistemi per la gestione dell’errore d’inseguimento, estendendo alla coppia di attuatori, che movimentano il singolo flap, la filosofia fault-tolerant del singolo motore multifase.

LE CARATTERISTICHE GENERALI DEL SISTEMA DI TEST

Il set-up per il test del sistema di attuazione è riportato in Fig. 2 ed è composto da tre elementi: (i) Quadro PC; (ii) Quadro azionamento; (iii) Banco prova. Il Quadro PC presenta al suo interno un PC industriale equipaggiato con un LGA 775 Core 2 Quad Q 6600 @2,4 GHz, 4-GB DDR 3, Hd da 500 GB e una scheda di acquisizione dati NI PCIe-6323. Il Quadro azionamento contiene il sistema di controllo, l’alimentatore del bus DC del sistema di potenza e una coppia d’inverter a cinque fasi fault-tolerant per l’azionamento degli attuatori. La scheda di controllo, denominata ECU, è composta da due sezioni: ECU HIGH e ECU LOW. ECU HIGH provvede alla generazione della traiettoria di posizione degli azionamenti, a partire dal profilo di posizione creato dal Quadro PC, mentre ECU LOW provvede a instradare i dati generati da ECU HIGH ai due azionamenti, usando un bus SPI ad alta velocità (6 Mbps).

Figura 2 – Il banco prova

Figura 1 – Gli High Lift Systems

Dipartimento di Ingegneria Industriale, dell’Informazione e di Economia, Università dell’Aquila edoardo.fiorucci@univaq.it

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Il banco prova è composto da: (i) un pistone idraulico per la simulazione della forza aerodinamica antagonista al movimento degli attuatori; (ii) un circuito idraulico che regola/aziona il pistone idraulico; (iii) una riga ottica per la misura della posizione corrente del pistone; (iv) tre celle di carico per

Figura 3 – Particolare del sistema di movimentazione

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la misura della forza sul pistone e sui due attuatori (Fig. 3).

Il banco prova simula la spinta aerodinamica sui flap, e quindi fornisce un carico (o meglio una forza antagonista) al movimento degli attuatori. Tale spinta è simulata da un pistone idraulico, messo in movimento da un circuito idraulico a olio. Nel circuito idraulico sono state installate opportune valvole che regolano il flusso dell’olio, e quindi il movimento stesso del pistone.

Sono presenti quattro tipologie di valvole (Fig. 4): 1) Valvole di sicurezza on/off VEI che aprono o chiudono il circuito idraulico. Queste valvole vengono comandate dal software di misura, e azionate se si rileva un’anomalia durante la movimentazione per un eccesso di spinta o se il sistema di controllo degli azionamenti è in erro-

re. Sono inoltre azionate dal fungo di emergenza.

2) Valvola WRTE: è una valvola di massima che regola la massima pressione presente nel circuito idraulico; è gestita dal software e regolata in base alla risposta dinamica del sistema idraulico.

3) Le valvole DBEE di parzializzazione: durante una variazione improvvisa della pressione del sistema idraulico, dovuta a un cambio di andatura o a una simulazione di un gradino di carico, si comportano da cuscinetti idraulici che smorzano o irrigidiscono il comportamento del sistema.

4) La valvola WREE è una valvola proporzionale che, in base al segnale di controllo analogico in ingresso, crea uno squilibrio di pressione alle estremità del pistone idraulico. La differenza di pressione permette la movimentazione del pistone.

N. 02ƒ ;2013 IL SISTEMA DI MISURA SVILUPPATO

Per la caratterizzazione delle prestazioni del sistema è stata implementata una stazione di misura che, connessa al banco prova, provvede: (i) al monitoraggio dei parametri meccanici, elettrici ed elettronici dell’intero sistema; (ii) alla configurazione del test con la creazione del profilo di movimentazione e la configurazione/ monitoraggio dei parametri del controllo dei singoli attuatori; (iii) alla generazione della forza resistente alla movimentazione con l’applicazione del carico aerodinamico al flap tramite il pistone idraulico.

Inoltre, il sistema di misura utilizza: (i) un Fluke Hydra per la misura della temperatura da 6 termocoppie per il monitoraggio del sistema in condizione di stress termico; (ii) un alimentatore Regatron (400 V, 32 kW) che fornisce la potenza elettrica in DC agli azionamenti; (iii) un convertitore SPIUSB per il monitoraggio dei parametri di ECU HIGH, ECU LOW e dei due sistemi di controllo.

Infine, il banco prova utilizza i seguenti trasduttori: (i) due celle di carico, una per ogni attuatore, modello CL da 20 kN; (ii) una cella di carico, sul pistone, modello 3124 da 50 kN; (iii) tre amplificatori, uno per ogni cella di carico, modello TA4/2; (iv) un trasduttore magnetostrittivo di posizione rettilinea senza contatto

(riga ottica) Gefran modello MK4-A. Il software di misura è stato sviluppato usando il pacchetto LabWindows™ CVI di National Instruments. A differenza di altri pacchetti software per lo sviluppo di applicativi ad alto livello (LabView, C#, VB.NET, DELPHI, ecc.), il CVI fornisce: (i) la possibilità di realizzare interfacce utente utilizzando un linguaggio di sviluppo che permette il controllo dell’hardware che si sta utilizzando senza strati software intermedi; (ii) la possibilità di gestire e implementare sistemi con la tecnologia del multithreading. Inoltre è basato su eventi, e quindi su interrupt software e hardware, s’interfaccia con schede di acquisizione dati con librerie già fornite, s’interfaccia con qualsiasi dispositivo esterno con le librerie .lib e .dll fornite dal produttore del dispositivo. Infine è dotato di un insieme di oggetti visuali e di oggetti specifici, quali ad esempio i grafici, che consentono lo sviluppo d’interfacce utente user friendly.

Data la complessità del sistema da monitorare e da controllare, l’intero software è stato progettato utilizzando la tecnica del multithreading. In particolare i threads che sono stati sviluppati si occupano (i) del controllo PID della forza da imporre; (ii) dell’acquisizione dei dati provenienti dal supervisore del sistema di controllo degli attuatori (ECU HIGH e ECU LOW) tramite un convertitore SPI-USB (Cheetah SPI Host Adapter della TotalPhase) operante alla frequenza di 2 MHz; (iii) dell’acquisizione dei dati analogici dei parametri meccanici e idraulici; (iv) del controllo e monitoraggio del regolatore di potenza sul bus DC; (v) dell’acquisizione dei dati dal Fluke Hydra; (vi) della comunicazione via RS232 con i DSPs presenti nel sistema di attuazione; (vii) della sincronizzazione dei dati raccolti dai singoli threads; (viii) del salvataggio dei dati; (ix) della visualizzazione dei dati sull’interfaccia utente; (x) della gestione della diagnostica del sistema; (xi) del controllo degli errori; (xii) del main thread.

I threads comunicano fra loro con un sistema di Threads Save Queues: code circolari di dati, protetti e gestiti

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Figura 4 – Schema di funzionamento del circuito idraulico

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dal sistema operativo, che consentono l’interscambio dei dati fra differenti threads eliminando il problema dei locks per l’accesso ai dati.

L’INTERFACCIA UTENTE

Il software per il monitoraggio/controllo del banco prova è stato suddiviso in due programmi: il primo configura i sistemi elettrico, elettronico e di controllo, mentre il secondo imposta i test da eseguire, controlla il valore della forza e memorizza i dati acquisiti.

Il primo programma fornisce una procedura guidata per l’accensione del banco prova. In particolare, le azioni da seguire saranno nell’ordine: 1. scelta del numero di azionamenti da utilizzare (1 o 2); 2. selezione del file di configurazione nel quale sono presenti sia i files che contengono le variabili dei DSPs sia le variabili che vengono inizializzate nella fase di configurazione iniziale; 3. accensione dell’alimentazione della logica del banco prova; 4. accensione della pompa del circuito idraulico; 5. accensione dell’alimentazione del quadro azionamento; 6. configurazione dei DSPs con il download dei parametri di configurazione iniziale. Il secondo programma è organizzato in tabs.

Ogni tab è organizzato in modo da consentire un corretto utilizzo all’utente finale. Nel tab principale (Fig. 5) l’operatore può impostare i parametri del profilo di posizione e di forza della movimentazione, salvare e visualizzare i dati, e visualizzare i faults che si possono presentare nei blocchi funzionali del sistema di test. I parametri del target di posizione e il profilo di forza da imporre al pistone idraulico possono essere salvati in file di configurazione, in modo da riutilizzare le impostazioni per diverse prove.

Gli altri tabs consentono di visualizzare e configurare gli andamenti degli attuatori provenienti dal SPI in differenti grafici; avere informazioni sugli andamenti meccanici (posizione-

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do da non perdere mai di vista il sistema nella sua totalità.

I dati acquisiti durante il test sono stati salvati in un file binario nel formato standard della National Instruments TDMS. A titolo di esempio, nella parte Figura 5 – Screenshot del software di monitoraggio superiore di Fig. 6 sono carico e posizione-velocità), elettrici riportati gli andamenti del profilo di (tensione e corrente fornite dall’ali- posizione dei due attuatori (curve in mentatore DC) e idraulici (andamento grigio e rosso), e delle correnti degli dei carichi e dei sensori di pressione); attuatori Master e Slave (verde e fucavere informazioni sulle temperature sia); tutti i dati sono espressi in “per (dal Hydra Fluke) e infine i faults gene- unità”. Il grafico inferiore mostra i rati da ogni singolo elemento del siste- valori acquisiti dalle celle di carico ma sia esso elettrico/elettronico/mec- del Master e dello Slave (verde e blu), e l’andamento della cella di carico canico, sia idraulico.

Ogni volta che si presenta un errore, presente sul pistone in newton (rosso) il LED di stato generale del sistema durante un gradino di forza resistente. che lo ha generato si accende in moRIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

Figura 6 – Dati salvati dal software di misura.

Sopra: profilo di posizione e andamenti delle correnti sui singoli attuatori; Sotto: andamento delle celle di carico

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1. P.K.C. Rudolph, “High-Lift Systems on Commercial Subsonic Airliners”, NASA, Ames Research Center, NASA contractor report, vol. 4746, 1996.

2. Villani M., Tursini M., Fabri G., Castellini L., “High Reliability Permanent Magnet Brushless Motor Drive for Aircraft Application”, IEEE Transaction. on Ind. El., vol.

59, pp. 20732081, 2012.

3. J.W. Bennett, B.C. Mecrow, A.G. Jack, D.J. Atkinson, “A Prototype Electrical Actuator for Aircraft Flaps”, IEEE Trans. On Ind. App., Vol. 46, No. 3, 2010.

4. M. Christmann, S. Seemann, P. Jänker “Innovative Approaches To Electromechanical Flight Control Actuators And Systems” Int. Conf. on Recent Advances in Aerospace Actuation Systems and Components, France, 2010.

Edoardo Fiorucci è Professore Aggregato di Misure Elettriche ed Elettroniche presso il Dipartimento di Ingegneria Industriale, dell’Informazione e di Economia dell’Università dell’Aquila. Si occupa di strumentazione basata su PC, di sistemi di misura per la valutazione della qualità dell’alimentazione elettrica, di sistemi per il test e il collaudo automatico di macchine elettriche, di sensori smart per applicazioni di misura distribuita.

Giovanni Bucci è Professore Ordinario di Misure Elettriche ed Elettroniche presso il Dipartimento di Ingegneria Industriale, dell’Informazione e di Economia dell’Università dell’Aquila. Si occupa di strumentazione basata su PC, misure di potenza in regime deformato, sistemi di misura per la valutazione della qualità dell’alimentazione elettrica, sistemi di misura multiprocessore, algoritmi digitali per strumentazione di misura in RealTime.

Fabrizio Ciancetta è assegnista di ricerca presso il Dipartimento di Ingegneria Industriale, dell’Informazione e di Economia dell’Università dell’Aquila. Si occupa di strumentazione basata su PC, di sensori smart per applicazioni di misura distribuita, di sistemi di misura per la valutazione della qualità dell’alimentazione elettrica, di algoritmi digitali per strumentazione di misura in Real-Time.

GLI ALTRI TEMI

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METROLOGIA FONDAMENTALE Luca Mari

Le proprietà classificatorie Qualche considerazione sulla misurabilità oltre le unità di misura

NOMINAL PROPERTIES The structural characteristics of the nominal properties and the processes for experimentally attributing values to them (called “nominal evaluations” in short) are introduced, and it is shown that also the result of such processes is affected by uncertainty. The relations between measurement and nominal evaluation are finally discussed.

RIASSUNTO Si introducono le caratteristiche strutturali delle proprietà classificatorie e dei processi per l’attribuzione sperimentale di valori a tali proprietà (chiamati per brevità “valutazioni nominali”), e quindi si mostra che anche il risultato di tali processi è affetto da incertezza. Ciò consente infine di discutere le relazioni tra misurazione e validazione nominale.

UN TEMA CONTROVERSO

La misurazione è carica di stereotipi, e i più radicati tra essi riguardano il concetto stesso di misurabilità: cosa può essere misurato? Senza addentrarci in dettagli (per il lettore interessato ad approfondire un buon punto di partenza è [Rossi 2007]), basti notare che fino a un recente passato si sono usate espressioni come “contare e misurare” e “pesi e misure”, come se contare e pesare non potessero essere modi per misurare. Sono tracce della tradizione inaugurata dagli Elementi di Euclide, in cui “misura” è usato per le grandezze geometriche (e per i numeri, ma questo è un altro discorso...) e con l’ipotesi che misurabilità e divisibilità per un’unità (di misura) siano concetti coincidenti.

Con questa impostazione, in contesti tecnici e scientifici vari si sostiene tuttora che solo grandezze con unità siano misurabili. Poiché la misurazione è un’attività che progettiamo e realizziamo, e non un’entità scoperta in natura, una certa convenzionalità circa il suo possibile oggetto è certamente presente. Non è però convenzionale la qualità che in genere si attribuisce ai risultati di misura, e che non si riconosce per esempio alle opinioni, che pure potrebbero essere espresse a proposito di grandezze e in termini di unità di misu-

ra (“mi pare che quest’oggetto sia lungo 1,23 m”).

Per ragioni, che sarebbe interessante approfondire altrove, questo tema è diventato rilevante e un moving target per la metrologia. Ce ne fornisce una buona testimonianza il Vocabolario Internazionale di Metrologia (VIM), che nella sua prima edizione, 1984, manteneva la posizione tradizionale e ora, nella terza edizione, 2007, include anche le grandezze ordinali tra le entità misurabili. Tuttora aperta è l’eventuale ulteriore estensione: è corretto considerare misurabili anche le proprietà classificatorie? (“nominal properties” in inglese; chiamate a volte, meno propriamente, anche “proprietà qualitative”; l’introduzione classica alle proprietà classificatorie nel contesto dei diversi tipi di scala è in [Stevens 1946]).

La posizione del VIM3 al proposito è interlocutoria: per la prima volta include una definizione del concetto (“proprietà di un fenomeno, corpo o sostanza, ma alla quale non è possibile associare una espressione quantitativa”), ma dichiara che “la misurazione non si applica a proprietà classificatorie”. Sollecitazioni verso una più sistematica considerazione delle proprietà classificatorie stanno giungendo al Joint Committee for Guides in Metrology (JCGM, http://www. bipm.org/en/committees/jc/

jcgm), in particolare in vista della possibilità di adottare parallelamente al VIM un vocabolario delle proprietà classificatorie (al momento identificato informalmente come “VIN”, [Nordin et al. 2010]) oppure d’integrare tali proprietà nella prossima edizione del VIM. Quale strada si dovrebbe intraprendere? Conservare la visione tradizionale secondo cui classificare non è un modo di misurare, assumendo quindi che le proprietà classificatorie non siano un tema metrologico? O proseguire nell’innovazione, rispondendo così alle nuove richieste che la società e il mercato pongono, e costruire un sistema concettuale in cui la misurabilità è caratterizzata non più dall’“avere un’unità” o “una magnitude” (un termine non facilmente traducibile in italiano), ma per esempio da condizioni operative sul processo? La domanda è aperta e non è chiaro quale risposta si sceglierà. Propongo qui un’introduzione al tema, che cercherò di mantenere neutrale rispetto all’alternativa posta. Per correttezza, chiarisco che propendo per l’“opzione innovativa”, e in conclusione proporrò qualche ragione a supporto di questa posizione.

COSA SONO LE PROPRIETÀ CLASSIFICATORIE

Alla base del sistema di concetti della metrologia ci sono: • oggetti, come oggetti fisici, fenomeni, processi, …

• proprietà, come la lunghezza, l’efficienza, la forma geometrica, …

• valori di proprietà, come 1,23 m, 55 %, rotondo, …

Scuola di Ingegneria Industriale, Università Cattaneo - LIUC, Castellanza lmari@liuc.it

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N. 02ƒ ;2013 COME SI ATTRIBUISCONO SPERIMENTALMENTE VALORI ALLE PROPRIETÀ CLASSIFICATORIE

Il VIM3 definisce la misurazione come un “processo volto a ottenere sperimentalmente uno o più valori che possono essere ragionevolmente attribuiti a una grandezza”. È per questo riferimento alla necessità che il misurando sia una grandezza, e poiché una proprietà classificatoria non è una grandezza, che, come già notato, “la misurazione non si applica a proprietà classificatorie”. Ma che dire, per analogia, del processo di attribuzione sperimentale di uno o più

valori a una proprietà classificatoria?

Prima di tutto, una nota lessicale. Il VIM3 chiama tale processo “examination” in inglese ed “examen” in francese, termini a mio parere opinabili, ma che spiegano perché nella traduzione italiana si è scelto “esame”. Per enfatizzare la funzione di attribuzione di valori, per brevità userò qui invece “valutazione”, e “valutazione nominale” per la valutazione di proprietà classificatorie. Dunque sia la misurazione sia la valutazione nominale sono, in questo senso, valutazioni.

La valutazione nominale e la classificazione sono spesso trattate come uno stesso tipo di processo, quando invece anche una semplice analisi mette in evidenza alcune loro differenze interessanti. Nel caso ordinale, in cui un’ambiguità analoga potrebbe presentarsi, si mantiene la distinzione tra generico ordinamento e misurazione ordinale: per misurare una grandezza ordinale occorre un opportuno insieme di campioni (si pensi al caso classico della durezza secondo Mohs), così che ogni misurazione ordinale induce un ordinamento, ma si possono ottenere ordinamenti senza effettuare alcuna misurazione, in particolare quando si opera per confronto diretto tra oggetti da ordinare (“questo è maggiore di quello”) invece che confrontando l’oggetto sotto misurazione con i campioni previamente scelti. Questa distinzione si mantiene anche tra generica classificazione e valutazione nominale.

Una classificazione è basata su un criterio operativo di confronto che consente di stabilire per ogni coppia di oggetti candidati se essi appartengono o meno alla stessa classe (sto trascurando la presenza d’incertezze, tema che riprenderò in seguito). È il caso di una bilancia a due piatti su cui si posano oggetti di peso non noto. L’esito è “i due oggetti hanno un peso diverso”, oppure “hanno lo stesso peso” e quindi appartengono alla stessa classe di peso, ma quale sia il peso degli oggetti rimane ignoto: abbiamo classificato per peso ma non abbiamo ancora misurato. Proprio come per la bilancia, una valutazione nominale richiede un criterio d’indistinguibilità, ma il confronto va eseguito tra l’oggetto sotto valutazione e uno o più oggetti campione per

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Le grandezze (fisiche e non) sono particolari proprietà, e i misurandi sono proprietà riferite a oggetti (come: la lunghezza di questo tavolo). L’abituale notazione funzionale mette in evidenza la relazione tra la proprietà generale, lunghezza, e le sue corrispondenti proprietà individuali, lunghezza(tavolo).

Per definizione, due proprietà individuali, x e y, della stessa specie (cioè istanze della stessa proprietà generale) sono reciprocamente confrontabili, e la più semplice condizione di confrontabilità è quella d’indistinguibilità: se due proprietà x e y sono della stessa specie allora si può assumere che esse siano o indistinguibili, x = y, o distinguibili, x ≠ y. Per molte proprietà questa informazione può essere raffinata, per esempio scoprendo che il confronto può essere effettuato anche in termini ordinali, e quindi che se x ≠ y allora x < y o x > y, oppure anche a seguito di un’operazione di concatenazione + di proprietà, e quindi che x = y+y+...+y ripetuta n volte, in breve x = n y. D’altra parte, per certe proprietà l’unico confronto che fornisce informazione significativa è quello d’indistinguibilità (per esempio di due oggetti si può accertare se abbiano o meno la stessa forma, ma in generale non ha senso chiedersi quale dei due abbia la forma maggiore), che consente di stabilire una classificazione, ma non un ordinamento né tanto meno delle distanze tra le proprietà stesse. Classificatorie sono appunto le proprietà per cui l’indistinguibilità è la sola relazione significativa.

GLI ALTRI TEMI

la valutazione.

Supponiamo appunto di esserci dotati di un insieme di oggetti ki tale che: • [scelta dell’insieme dei campioni]: tutti gli oggetti ki hanno la proprietà generale X (per esempio, tutti hanno una forma geometrica), essendo quindi xi = X(ki) la proprietà individuale di ki per X, e per ogni coppia di oggetti ki e kj, i ≠ j, X(ki) ≠ X(kj), cioè gli oggetti sono tra loro tutti distinguibili rispetto a X; • [taratura dell’insieme dei campioni]: a ogni proprietà xi è associato un identificatore univoco vi in un insieme V attraverso una funzione iniettiva f: {xi} → V, cioè tale che a proprietà distinguibili sono associati identificatori diversi (se xi ≠ xj allora f(xi) ≠ f(xj): a forme diverse sono associati identificatori di forma diversi). Tali identificatori sono utilizzati come valori per la proprietà X. La funzione f sintetizza in sé le due attività (scelta del dominio; associazione di valori ad argomenti / proprietà), e per questo nelle teorie rappresentazionali della misurazione [Krantz et al. 1971] è chiamata scala di misura. Nel caso della valutazione nominale il concetto di scala, che richiama elementi in successione ordinata, pare improprio, ma in assenza di un termine alternativo consolidato lo manterrò, nella forma “scala di valutazione”. Il termine “valutazione nominale” dovrebbe allora essere riservato ai processi in cui il confronto per indistinguibilità è basato su una scala di valutazione, dunque su un insieme di campioni tarati, secondo la procedura: • si confronta l’oggetto sotto valutazione k con i diversi campioni della scala, fino a trovare il campione ki che risulta indistinguibile da k per la proprietà X: X(k) = X(ki); • si attribuisce alla proprietà X(k) il valore f(X(ki)).

Dato un insieme K di oggetti che hanno la proprietà X, l’applicazione della procedura induce su K una classificazione basata su X: due oggetti sono nella stessa classe se sono indistinguibili con uno stesso campione della scala, così che, per transitività, risultano appunto anche indistinguibili tra loro. Dunque ogni valutazione nominale induce una classificazione, mentre non ogni classificazione corrisponde a una valutazione nominale.

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GLI ALTRI TEMI

di proprietà o, più in generale, per cesso potrebbero essere “tradizionalesempio una distribuzione di probabili- mente metrologici” e solamente la fase finale è nominale / classificatoria: ci sotà sull’insieme dei valori. no davvero ragioni sufficienti per manPer come ipotizzato finora, il confronto tenere questi processi al di fuori dello tra proprietà classificatorie in termini ATTRIBUZIONE DI VALORI studio della scienza e della tecnologia d’indistinguibilità è descritto da una A PROPRIETÀ CLASSIFICATORIE della misurazione? relazione di equivalenza: x = x (riflessi- E MISURAZIONE vità); x = y se e solo se y = x (simmetria); se x = y e y = z allora x = z (transitività). In conclusione, parafrasiamo le doman- RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI La riflessività è in pratica irrilevante, e la de di apertura: l’attribuzione sperimensimmetria, per cui il confronto non tale di valori a proprietà classificatorie JCGM 200:2012, International Vocadipende dall’ordine con cui si conside- – ciò che abbiamo chiamato “valuta- bulary of Metrology – Basic and generano le proprietà, è importante ma zione nominale” – è una misurazione? ral concepts and associated terms generalmente non critica. Delicata è Una possibile risposta è data per defi- (VIM), 3rd Edition (2008 version with invece l’assunzione di transitività, nizione, sulla linea della tradizione: minor corrections), Joint Committee for secondo cui l’indistinguibilità si trasferi- poiché sono misurabili solo grandezze, Guides in Metrology, 2012 (http:// sce tra confronti, una condizione che in e le proprietà classificatorie non sono www.bipm.org/en/publications/ generale non è garantita: dall’indistin- grandezze, la valutazione nominale guides/vim.html) (versione anche guibilità di x e y e di y e z non si può non è una misurazione. Al proposito con testo in italiano: http://www. inferire generalmente che x e z siano a noto che il VIM3 ha già rotto questa tra- ceiweb.it/it/lavori-normativiloro volta indistinguibili. In termini di va- dizione, chiamando “grandezze” le it/vim.html). lori di proprietà, alla stessa conclusione proprietà ordinali, in contraddizione D.H. Krantz, R.D. Luce, P. Suppes, A. si giunge supponendo che il risultato con il paradigma euclideo ma consen- Tversky, Foundations of measurement, della valutazione sia non un singolo tendosi così di trattare di misurazione Academic Press, 3 volumi, 1971, valore v, ma un sottoinsieme di valori ordinale.

1989, 1990.

Vi = {vi}, e assumendo che il corrispon- Se invece si focalizza – come mi pare L. Mari, S. Sartori, A relational theory of dente dell’indistinguibilità di proprietà appropriato – sulla struttura del proces- measurement: Traceability as a solution sia l’intersezione non nulla tra sottoin- so, si potrebbe considerare che quanto to the non-transitivity of measurement siemi di valori: da Vi ∩ Vj ≠ ∅ e presentato sopra (1. costruzione della results, Measurement, 40, 233-242, Vi ∩ Vk ≠ ∅ in generale non segue che scala e 2. sua taratura; 3. confronto tra 2007.

Vj ∩ Vk ≠ ∅, una situazione chiamata oggetto e campioni; 4. attribuzione di G. Nordin, R. Dybkaer, U. Forsum, X. appunto “catena d’intransitività”. Ciò un valore sulla base del risultato del Fuentes-Arderiu, G. Schadow, F. Pontet, mostra che perfino una struttura sempli- confronto) non è dipendente dal tipo An outline for a vocabulary of nominal ce come quella nominale implica un’i- della scala, e quindi si applica in prati- properties and examinations – Basic dealizzazione perché la si possa inten- ca identicamente per la valutazione and general concepts and associated dere come generatrice di classificazioni. nominale e la misurazione. Nel caso di terms, Clin Chem Lab Med, 48, 11, D’altra parte, proprio la semplicità di unità di misura, la scala si può costruire 1553-66, 2010. questa scala consente di avanzare una per iterazione della concatenazione tra G.B. Rossi, Measurability, Measureipotesi generale: la non transitività nella unità, ma ciò riguarda appunto come si ment, 40, 545-562, 2007. relazione d’indistinguibilità tra proprie- costruisce la scala, non come si misura. S.S. Stevens, On the theory of scales of tà è la caratteristica fondamentale del- Il “confronto diretto” con la grandezza measurement, Science, 103, 2684, l’incertezza di valutazione / misura (è realizzata da un campione non è fre- 677-680, 1946. questa un’occasione preziosa per ricor- quente per la misurazione, più tipicadare il contributo di Sergio Sartori all’i- mente effettuata mediante la trasduziodea che il sistema metrologico sia inter- ne della grandezza sotto misurazione pretabile come uno strumento per gesti- in un’indicazione, ma ciò appare un Luca Mari è Professore re strutturalmente tale non transitività fatto d’implementazione. D’altra parte, Ordinario di scienza della [Mari, Sartori 2007]). anche la valutazione nominale può misurazione presso la A meno di questioni solo lessicali, la essere, e spesso è, il risultato di procesScuola di Ingegneria Indudefinizione del VIM3 di ‘risultato di si complessi, che operano in input su striale dell’Università Catmisura’, “insieme di valori attribuiti a un proprietà o specificamente grandezze taneo – LIUC di Castellanmisurando congiuntamente a ogni altra e producono in output appunto una proza. È chairman del TC 1, informazione pertinente disponibile”, si prietà classificatoria, per esempio nella Terminology, dell’International Electrotechapplica dunque perfettamente anche logica del pattern recognition o dell’iden- nical Commission (IEC) ed esperto per alla valutazione nominale: il risultato di tificazione di entità. In casi di questo l’IEC nel Joint Committee for Guides in una valutazione è un insieme di valori genere, tutti i passi intermedi del pro- Metrology (JCGM) – WG 2 (VIM).

INCERTEZZA NELL’ATTRIBUZIONE DI VALORI A PROPRIETÀ CLASSIFICATORIE

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GLI ALTRI TEMI

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MISURE PER LA SICUREZZA STRADALE P. Daponte*, L. De Vito*, M. Pappone*,**, M. Riccio*, L. Viglione*

Una barriera attiva per il monitoraggio di parametri ambientali e di sicurezza stradale

AN ACTIVE GUARDRAIL FOR MONITORING ENVIRONMENTAL AND ROAD SAFETY PARAMETERS The paper deals with a Wireless Active Guardrail System (WAGS), that adds to the typical passive protection of guardrails the capability of monitoring both traffic and environment along the roads. Such system can prevent disasters, as it can provide user-friendly and low-delay safety warning signs to travelers in presence of possible collisions between vehicles and guardrails. Moreover it is useful to monitor the traffic and the pollution levels along the road in a distributed manner.

RIASSUNTO Nell’articolo è descritto un sistema innovativo di barriera stradale che non solo è caratterizzato dalla tradizionale funzione di protezione passiva, ma consente anche di prevenire incidenti stradali, poiché è in grado di fornire tempestivamente ai conducenti segnalazioni in caso di collisioni tra veicoli e barriere. Il sistema permette inoltre di monitorare il traffico e i livelli d’inquinamento lungo la strada in modo distribuito.

IL MONITORAGGIO DI PARAMETRI AMBIENTALI E DI SICUREZZA STRADALE

Fra tutti i sistemi di trasporto, quello su strada è di gran lunga il più pericoloso, e quello che paga il prezzo più alto in termini di vite umane. Una barriera di sicurezza stradale (guard rail) può essere in grado di contenere e ridirigere i veicoli uscenti dalla carreggiata, di proteggerli dagli alberi e da altri pericoli presenti sulle strade, autostrade, ponti o gallerie. Tuttavia, essa non costituisce un sistema anticollisione. Attualmente, il numero di veicoli coinvolti in incidenti stradali è in crescita, e il più delle volte lo scontro avviene proprio tra il veicolo e la barriera [1].

Un altro aspetto direttamente legato al trasporto su strada, che incide significativamente sulla salute umana e che dunque occorre considerare e analizzare è l’inquinamento da traffico veicolare. Nel corso delle ultime due decadi, il numero di veicoli circolanti sulle strade europee è incrementato, e proporzionalmente lo è anche la quantità di sostanze inquinanti da essi

prodotto. Inoltre, tutti coloro che vivono vicino o nelle grandi città o in prossimità di strade ad alto traffico sono esposti a rischi ancora più elevati e, a lungo termine, a rischi di malattie legate all’inquinamento. In molte città europee, le malattie cardiovascolari e respiratorie nelle persone che sono state esposte a sostanze inquinanti come il monossido di carbonio, biossido di azoto, biossido di zolfo e particolato è in aumento [2].

Al fine di ridurre i rischi per la salute umana causati dal traffico veicolare, una delle priorità della politica nazionale in materia di mobilità è il miglioramento, la riorganizzazione e il potenziamento degli standard di sicurezza delle strade, dei veicoli e dei sistemi di emergenza. A tal proposito si manifesta la necessità di sviluppare un sistema di monitoraggio per la sicurezza del trasporto su strada e per l’inquinamento prodotto dal traffico veicolare.

L’idea di misurare le sostanze inquinanti che vengono prodotte dai veicoli su strada è tecnicamente fattibile, e produrrebbe una fonte più affidabile d’informazioni rispetto alle statistiche

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ordinarie ottenute sulla base di modelli matematici. Le tipiche stazioni di monitoraggio ambientale installate in città sono costose e richiedono software specializzati; inoltre sono isolate e limitate a una piccola zona di monitoraggio. Relativamente a questo ultimo aspetto, è necessario considerare che ciò può comportare una scarsa rappresentatività dei dati sperimentali misurati. Occorre, infatti, tener presente che gli inquinanti presentano una grande variabilità spaziale in relazione all’intensità del traffico principale sulle strade urbane.

Un buon sistema di monitoraggio ambientale per le città dovrebbe essere in grado di attuare una copertura ottimale da un punto di vista sia spaziale, sia temporale, e quindi di analizzare in modo continuo e automatico le principali fonti d’inquinamento dell’aria e segnalarne i livelli di valori pericolosi.

Negli ultimi anni sono stati pubblicati numerosi lavori di ricerca che propongono sistemi di monitoraggio per la sicurezza del traffico e per l’inquinamento veicolare, in grado di coinvolgere ampie aree d’interesse. Tali sistemi possono essere sviluppati per evitare un imminente impatto tra auto e guard rail, allertando il conducente.

A tal proposito vale la pena menzionare il sistema denominato RED-WINE [5]. Questo sistema si basa su sensori wireless utilizzati per rilevare gli incidenti sulle strade e per segnalarli ai viaggiatori. L’obiettivo del sistema è quello di garantire la sicurezza stradale e il controllo del traffico. Il sistema di controllo del traffico utilizza sensori a

* Dip. di Ingegneria, Università degli Studi del Sannio ** New Solution Enterprise srl, Benevento daponte@unisannio.it

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N. 02ƒ ;2013 IL PROGETTO “BARRIERA ATTIVA”

L’attività di ricerca avviata presso il Laboratorio di Elaborazione dei Segnali e delle Informazioni di Misura (LESIM) del Dipartimento di Ingegneria dell’Università degli Studi del Sannio, è finalizzata alla realizzazione di una nuova tipologia di barriera stradale che unisce alla tradizionale funzione di sicurezza passiva delle funzionalità attive capaci di rilevare (i) l’avvicinamento di veicoli alla barriera stradale, (ii) l’inquinamento prodotto dai veicoli in transito, (iii) la velocità degli stessi, e (iv) il danneggiamento della barriera stradale propagando un allarme a un centro di controllo [3].

L’attività di ricerca si colloca nell’ambito del progetto nazionale PON dal titolo “Studio e sviluppo di una innovativa barriera stradale basata su un nuovo concetto di sicurezza con funzione strutturale (funzione passiva) e funzione attiva”, ed è condotta in collaborazione con le aziende TECH.CON s.r.l. e CAR segnaletica stradale S.r.l..

In considerazione dello stato attuale dell’arte sia in Italia sia all’estero, l’obiettivo della proposta “Barriera Attiva” è l’ideazione e l’elaborazione di un prototipo pre-industriale (proof-ofconcept) finalizzato a migliorare il livello di qualità e sicurezza anche ambientale delle strade italiane ed europee, attraverso innovazioni tecnologiche che rendano le barriere stradali un sistema attivo nella prevenzione ed eliminazione degli incidenti stradali e delle conseguenze ambientali relative alla circolazione di veicoli motorizzati sulla strada [4].

A tal fine, è stato previsto lo sviluppo delle seguenti funzionalità attive innovative: • rilievo di emissioni inquinanti (monossido di carbonio – CO, biossido di azoto – NO2, biossido di zolfo – SO2, polveri sottili con diametri aerodinamici equivalenti inferiori a 10 µm e 2,5 µm – PM10 e PM2,5) dei mezzi motorizzati attraverso sensori integrati negli organi strutturali delle barriere stradali; • delineazione di margine stradale con sistemi a LED luminosi (marker stradali); • comunicazione in tempo reale all’ente gestore della strada di eventuale danneggiamento di barriera stradale a seguito di urto di mezzo motorizzato al dato chilometro tramite un dispositivo attivo, integrato negli elementi strutturali della barriera stradale e collegato a un dispositivo informatico in grado di segnalare in tempo reale ciò che è avvenuto sulla barriera; • comunicazione intelligente in grado di segnalare, su appositi pannelli dissuasori, a passi adeguati, la velocità dei mezzi in circolazione che precedono il proprio passaggio mediante sensori di rilevamento immediato della velocità di circolazione in quel dato passo; • segnalazione di avvicinamento pericoloso di mezzo motorizzato alla barriera stradale con accensione di barre luminose a led integrate e attivate tramite sensori, in caso di avvicinamento di un mezzo agli elementi longitudinali della barriera; • alimentazione fotovoltaica dei sistemi attivi presenti nella barriera attraverso pannellature solari integrate in

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infrarossi in grado di misurare l’energia emessa dai veicoli, generata dal riscaldamento dei motori.

Il sistema RED-WINE può fornire informazioni su collisioni auto-guardrail, sullo stato del traffico e su alcuni parametri ambientali. Tuttavia tale sistema presenta alcuni limiti: (i) non misura la velocità media dei veicoli che attraversano una porzione di strada (tale misura potrebbe essere necessaria per il monitoraggio del traffico e, quindi, della sicurezza stradale, e potrebbe fornire informazioni molto utili sullo stato del traffico alla polizia e a tutte le autorità competenti nell’ambito dei trasporti) e (ii) non fornisce un’immediata interfaccia sul luogo di supporto ai conducenti durante il tragitto, (ad esempio una segnalazione visiva o acustica per evitare collisioni con il guardrail).

Il sistema intelligente “Barriera Attiva”, noto anche con l’acronimo inglese WAGS (Wireless based Active Guardrail System), rappresenta la soluzione in grado di superare i suddetti limiti.

GLI ALTRI TEMI

ogni modulo con funzione autonoma, in modo tale che l’eventuale danneggiamento di un modulo per incidente stradale non privi gli altri moduli della necessaria autonomia.

LE TECNOLOGIE DEI SENSORI

L’integrazione di sistemi di monitoraggio appropriati (sensori) nel sistema “Barriera Attiva”, necessari a monitorare, controllare e gestire i parametri di sicurezza e ambientali, ha richiesto una progettazione ad hoc opportunamente ottimizzata per via dell’enorme quantità di dati da acquisire/gestire/inviare.

Tra i sensori studiati la scelta si è orientata sulle seguenti tecnologie che meglio soddisfano alcuni fattori caratteristici (temperatura di funzionamento, risoluzione, sensibilità, cross-sensitivity, consumo di potenza, campo di misura, vita operativa, costo): • Sensori basati su principio ottico per la rilevazione delle polveri sottili (PM10 e PM2,5) e su principio elettrochimico con funzionamento amperometrico per i gas tossici (NO2, SO2, CO); • Sensori di accelerazione basati su tecnologia MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) per la rilevazione di urti contro il guard rail.

• Sensori di velocità fotoelettrici a infrarossi impiegati per rilevare la velocità dei veicoli. Tali sensori sono in grado di rilevare oggetti a distanze più elevate; • Sensori di prossimità a ultrasuoni, che sfruttano l’emissione d’impulsi a una frequenza di 40 kHz per rilevare la presenza di oggetti posti nelle loro vicinanze grazie all’eco dovuta alla riflessione degli ultrasuoni da parte degli oggetti stessi.

L’ARCHITETTURA DEL SISTEMA

Mediante l’impiego dei sensori precedentemente menzionati, e di tecnologie di comunicazione wireless, il sistema “Barriera Attiva” è in grado di esercitare una funzione di protezione attiva e nel suo complesso funziona come mostrato in Fig. 1. Dalla figura

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raggio ambientale e i nodi gateway.

Se un nodo gateway è fuori uso, un nodo adiacente trasmetterà tutti i dati al nodo gateway più vicino. Ciò è eviFigura 1 – Architettura del sistema “Barriera Attiva” denziato in Fig. 1 con una linea di colore viola. Con i collegamenti di colore blu sono indicate le connessioni tra i si può notare che sono presenti tre tipi nodi gateway. di nodi sensore wireless posizionati direttamente sulle piastre dei guard rail: per la sicurezza del traffico (in GLI SVILUPPI FUTURI rosso), per il monitoraggio ambientale (in verde), e il nodo di gateway.

Il progetto “Barriera Attiva”, per il Al fine di assicurare un’adeguata quale è prevista una durata di 36 mesi, potenza al segnale per la trasmissione è iniziato con l’attività di definizione dei dati, dovrebbe essere preso in con- dello stato dell’arte, analizzando le siderazione un posizionamento ottima- tecnologie più adatte alle esigenze del le del nodo. Nel caso di un’applicazio- progetto tra quelle offerte dal mercato. ne in autostrada, l’intervallo di colloca- Nel prosieguo, al fine di progettare il mento di nodi per la sicurezza del traf- tipo di architettura più idoneo alle esifico può essere compreso tra 5 e 25 m, genze operative della piattaforma, le a seconda delle grandezze misurate. attività di ricerca si sono orientate alla Per i nodi ambientali l’intervallo potreb- definizione della struttura complessiva be essere compreso tra 50 e 100 m, e con l’individuazione dei principali moper i gateway potrebbe essere di circa duli che la comporranno e delle relati500 m, a seconda della tecnologia di ve interfacce di comunicazione. È precomunicazione wireless utilizzata. vista, poi, a valle delle fasi di progettaTutti i dati trasmessi dai nodi sensori zione e realizzazione di ciascun modusono acquisiti da nodi gateway colle- lo, un’attività di sperimentazione delgati tra di loro in una topologia lineare. l’intero sistema con prove di verifica sul Il ruolo dei nodi gateway è quello di campo. raccogliere i dati rilevati dai nodi sensori in una determinata area, e reindirizzarli a un gateway coordinatore. I RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI nodi gateway coordinatori, provvedono a trasmettere tutti i dati ricevuti a un ser- 1. P. Daponte, L. De Vito, F. Picariello, ver. Infine, gli stessi vengono inviati a un I. Tudosa, S. Rapuano, “Wireless sensistema di monitoraggio tramite colle- sor network for traffic safety”. Published gamenti Internet a banda larga. Occor- on Proc. of IEEE Workshop on Envire precisare che sono stati utilizzati sen- ronmental, Energy, and Structural sori wireless anziché cablati per privile- Monitoring Systems, Perugia, Italy, giare aspetti quali scalabilità, flessibilità Sept. 2012. e bassi costi di realizzazione.

2. L. De Vito, V. Cocca, M. Riccio, I. Per quanto riguarda le tecnologie ado- Tudosa, “Wireless active guardrail perate per la comunicazione tra senso- system for environmental measureri, e tra i sensori e i gateway, sono sta- ments”. Published on Proc. of IEEE te ricercate, adoperate e sviluppate tec- Workshop on Environmental, Energy, nologie tali da ridurre il consumo ener- and Structural Monitoring Systems, getico dei sensori. Nella Fig. 1 le linee Perugia, Italy, Sept. 2012. rosse indicano i collegamenti tra i nodi 3. M. Pappone, L. Viglione, “Progetsensori per sicurezza del traffico, men- tazione di un sistema di misura per tre le linee sottili in giallo rappresenta- una innovativa barriera stradale”. Atti no una diramazione tale da evitare un del Congresso Nazionale GMEE, collegamento con un nodo guasto per Monopoli, Italia, Settembre 2012. realizzarne uno con il successivo. Le li- 4. Università del Sannio, CAR Segnanee verdi specificano le connessioni tra letica Stradale S.r.l., Tech con S.r.l., i nodi sensori wireless per il monito- “Barriera attiva – studio e sviluppo di

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una innovativa barriera stradale basata su un nuovo concetto di sicurezza con funzione strutturale (funzione passiva) e funzione attiva”, Progetto di ricerca P.O.N. – Ricerca e Competitività 2007-2013.

5. RED-WINE, [Online]. Available: www.sistrasrl.it.

Pasquale Daponte è Professore Ordinario di “Elaborazione dei Segnali e Informazioni di Misura” presso la Facoltà di Ingegneria dell’Università del Sannio in Benevento. È President Elected dell’IMEKO e coordinatore dell’IMEKO Working Group on ADC and DAC Metrology.

Luca De Vito è Ricercatore della Facoltà di Ingegneria dell’Università degli Studi del Sannio.

Svolge il suo lavoro di ricerca nell’ambito delle misure sui sistemi di telecomunicazione e dei convertitori A/D e D/A. Marta Pappone è laureata in Ingegneria Energetica. Svolge il suo lavoro di assegnista di ricerca nell’ambito delle misure sugli impianti elettrici e sul monitoraggio ambientale presso l’Università degli Studi del Sannio.

Maria Riccio è laureata in Ingegneria Informatica. Svolge il suo lavoro di assegnista di ricerca presso l’Università degli Studi del Sannio nell’ambito delle tecnologie e le metodologie di enhanced learning.

Liliana Viglione è laureata in Ingegneria dell’Automazione. Svolge il suo lavoro come assegnista di ricerca presso l’Università degli Studi del Sannio occupandosi di progettazione di sistemi di monitoraggio ambientale.

GLI ALTRI TEMI

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PREMIO HBM AD AFFIDABILITÀ & TECNOLOGIE 2013 Luigi Battista

Misura del flusso nella ventilazione polmonare Un sistema innovativo in fibra ottica più robusto alle fluttuazioni di intensità

A NOVEL FIBER-OPTIC SENSING TECHNIQUE FOR FLOW MEASUREMENT DURING NEONATAL MECHANICAL VENTILATION This paper reports the development of an optical fiber flow sensor for neonatal mechanical ventilation. The sensor is based on a novel fiber-optic sensing technique allowing it to be less sensitive to light intensity fluctuations independent by the measurand than intensity-based sensors.

RIASSUNTO Nel presente lavoro viene descritta la realizzazione di un sensore di flusso in fibra ottica per la ventilazione polmonare neonatale. Il sistema di misura è basato sull’impiego di un principio di funzionamento innovativo che permette, rispetto ai sensori basati sulla modulazione dell’intensità, la riduzione degli errori dovuti alle fluttuazioni dell’intensità luminosa indipendenti dal misurando.

LA MISURA DEL FLUSSO DURANTE LA VENTILAZIONE POLMONARE NEONATALE

La misura del flusso durante la ventilazione polmonare praticata nelle unità di terapia intensiva neonatale è di cardinale importanza in quanto, anche per via delle piccole dimensioni dei pazienti (la massa dei neonati prematuri è tipicamente compresa tra qualche centinaio di grammi e qualche kilogrammo), è assolutamente necessario monitorare accuratamente la quantità di miscela gassosa erogata dal ventilatore al neonato al fine di ridurre il rischio di barotraumi causati da una ventilazione non ottimale.

La maggior parte dei sensori di flusso commerciali si basa su un principio di funzionamento elettrico o elettromagnetico: sono pertanto soggetti alle interferenze elettromagnetiche, e il segnale sensoriale è quindi esposto a errori. Inoltre, perché tali sensori siano impiegabili in ambito clinico, il costruttore deve adottare una serie di accorgimenti tecnici al fine di garantire la sicurezza elettrica per il paziente e gli operatori.

Al fine di ridurre tali inconvenienti,

presenti non solo nella ventilazione polmonare ma anche nella maggior parte degli ambiti biomedici, sono stati proposti molteplici sistemi di misura in fibra ottica per applicazioni medicali [1]. Infatti i sensori in fibra ottica, essendo caratterizzati da immunità alle interferenze elettromagnetiche e da un elevato grado d’isolamento elettrico [2], consentono rispettivamente di ridurre gli errori dovuti alle interferenze elettromagnetiche (presenti, ad esempio, durante un esame di risonanza magnetica o durante l’esecuzione di un intervento di elettrochirurgia praticato con elettrobisturi) e di ridurre le problematiche inerenti la sicurezza elettrica, in quanto sono necessari, da parte del costruttore, minori accorgimenti tecnici per garantire tale condizione di sicurezza.

La maggior parte dei sensori in fibra ottica proposti sono basati sull’impiego di reticoli di Bragg (Fibre Bragg Grating, FBG) e sulla modulazione d’intensità luminosa (intensitybased sensors): i primi necessitano dell’impiego di componenti quali analizzatore di spettro ottico o d’interrogatore di FBG, che richiedono un certo investimento (tipicamente

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tra circa i 20.000 € e 40.000 €) e sono caratterizzati da una velocità di scansione della lunghezza d’onda non sempre adeguata [2]; d’altra parte, hanno il vantaggio di essere basati sulla variazione della lunghezza d’onda della radiazione trasmessa/riflessa e, conseguentemente, sono immuni dagli errori dovuti alle variazioni d’intensità luminosa indipendenti dal misurando. I secondi, invece, sono tipicamente economici e costruttivamente semplici, ma hanno lo svantaggio di essere affetti dagli errori dovuti alle variazioni d’intensità luminosa indipendenti dal flusso.

Presso il Laboratorio di misure meccaniche, termiche e collaudi dell’Università degli Studi Roma Tre, è stato realizzato un sistema in fibra ottica per la misura del flusso basato su un principio di funzionamento innovativo che consente di ottenere, pur mantenendo una configurazione sensoriale semplice ed economica, una elevata robustezza alle variazioni d’intensità luminosa indipendenti dal misurando. Inoltre, come evidenziato nei paragrafi seguenti, tale sistema di misura è stato sviluppato per la misura dei valori di portata volumetrica d’aria tipicamente incontrati nell’ambito della ventilazione polmonare neonatale [3-4].

Dip. di Ingegneria, Università degli Studi Roma Tre luigi.battista@uniroma3.it luigi-battista@virgilio.it

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N. 02ƒ ; 2013 LA MISURA DEL PROFILO D’INTENSITÀ LUMINOSA PER RIDURRE GLI EFFETTI DELLE FLUTTUAZIONI OTTICHE

Il sistema di misura realizzato è costituito da una fibra ottica disposta trasversalmente in un condotto, con una estremità incastrata e con l’altra libera (Fig. 1). La fibra ottica viene deflessa per azione del flusso presente all’interno del condotto: misurando lo spostamento dell’estremità libera della fibra ottica, è possibile risalire al flusso di processo.

Figura 1 – Schema del sensore di flusso. (a) In corrispondenza di un flusso Q nullo, viene individuata una posizione di riferimento corrispondente alla posizione del fotodiodo caratterizzato dal maggiore valore d’intensità luminosa misurata. (b) Quando il flusso varia (Q≠0), la fibra ottica si muove e di conseguenza anche il valore massimo della distribuzione d’intensità luminosa si sposta dalla sua iniziale posizione di riferimento lungo la direzione dell’array

La misura di tale spostamento può essere ottenuta mediante l’impiego di una scheda di acquisizione connessa a un array lineare di 128 fotodiodi, posizionato di fronte all’estremità libera della fibra ottica emettitrice al fine di misurare il profilo d’intensità all’uscita della fibra stessa. Tale profilo, rilevato mediante l’array di fotodiodi connesso alla scheda di acquisizione, è caratterizzato da un valore massimo d’intensità che trasla lungo l’array di fotodiodi in funzione del valore di flusso presente nel condotto: la posizione del fotodiodo maggiormente illuminato dell’array di fotodiodi è quindi correlata al flusso (Fig. 1).

Il principio di funzionamento è caratterizzato dal fatto che l’informazione sensoriale (in questo caso, il flusso) è contenuta all’interno della distribuzione d’intensità luminosa e della posizione in cui si misura il suo valore massimo, che non dipende né dal livello totale di luce (nel caso in cui il valore d’intensità luminosa rilevata è al di sopra della soglia di rumore) né dalle fluttuazioni d’intensità luminosa indipendenti dal misurando. Pertanto, contrariamente ai sensori basati sulla modulazione dell’intensità luminosa, se quest’ultima varia durante un flusso costante, il valore massimo del profilo d’intensità cambia, ma la posizione del fotodiodo dell’array maggiormente illuminato rimane pressoché invariata, confermando l’indipendenza del flusso misurato dalle variazioni d’intensità luminosa indipendenti dal misurando.

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GLI ALTRI TEMI

LA CATENA DI MISURA PER RILEVARE IL PROFILO D’INTENSITÀ LUMINOSA

Al fine di verificare il funzionamento del sistema proposto, sono state condotte prove sperimentali con la catena di misura illustrata in Fig. 2. La luce emessa da una sorgente L (ad esempio un LED) è collimata all’interno di una fibra ottica mediante un collimatore asferico C; la luce si propaga all’interno della fibra ottica OF, fuoriesce dall’estremità libera della fibra ottica stessa e si proietta sulla superficie sensibile dell’array di fotodiodi A. L’array A converte il profilo d’intensità incidente su di esso in un segnale elettrico, che è successivamente acquisito per mezzo di una scheda di acquisizione AC che lo invia a un laptop PC, sul quale è impiegato un software per acquisizione ed elaborazione dati: la posizione del fotodiodo maggiormente illuminato dell’array, ottenuta mediante l’elaborazione digitale dei dati, viene poi correlata al flusso Q presente all’interno del condotto P.

Figura 3 – Risultati delle misurazioni con il sensore di flusso in fibra ottica: profili d’intensità rilevati dall’array di fotodiodi A e acquisiti con la scheda AC per diversi valori di flusso

Il modulo di uscita digitale della scheda AC può essere utilizzato al fine di generare i segnali di Serial Input (segnale d’inizio scansione dell’array di fotodiodi) e di Clock, necessari per garantire la corretta temporizzazione dell’array di fotodiodi.

Le prove sperimentali sono state effettuate per diversi valori di flusso che sono stati impostati regolando la pressione di uscita di un compressore in modo che un sensore di flusso di riferimento RF connesso alla stessa scheda di acquisizione AC e disposto in serie al sensore di flusso in fibra ottica proposto, indicasse il valore di flusso stabilito per condurre la prova sperimentale.

GLI ESPERIMENTI ESEGUITI

Figura 2 – Schema della catena di misura (non in scala).

L: LED impiegato per alimentare la fibra ottica; OF: fibra ottica; AC: scheda di acquisizione dati; C: collimatore asferico; P: condotto; PC: laptop; A: array di fotodiodi

Mediante l’esecuzione di prove sperimentali condotte con la catena di misura indicata in Fig. 2, si è verificato che il sistema di misura proposto è in grado di misurare flussi

fino a 18 l/min, ossia i valori di portata volumetrica normalmente incontrati nella ventilazione polmonare neonatale e con pazienti di massa fino a 10 kg [5]. In Fig. 3 sono mostrati i profili d’intensità luminosa per diversi valori di flusso, ottenuti acquisendo con la scheda AC l’uscita dell’array di fotodiodi.

Successivamente la stessa catena di misura è stata impiegata per effettuare acquisizioni di dati anche durante prove spirometriche e durante prove eseguite con ventilatori polmonari neonatali (Fig. 4): i risultati che emergono dalle prove sperimentali mostrano che le misure ottenute con il sensore di flusso in fibra ottica sono in accordo con quelle ottenute mediante l’impiego del sensore di flusso di riferimento.

LA PROPOSTA DI UN NUOVO PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO

Nel presente lavoro si è descritto il funzionamento di un sensore di flusso in fibra ottica per applicazioni di ventilazione polmonare neonatale basato su un principio di funzionamento innovativo che consente l’immunità alle variazioni d’intensità luminosa indipendenti dal misurando, in quanto il dispositivo è basato su una tecnica differenziale che prevede la misura del profilo d’intensità emesso da una fibra ottica.

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NEWS

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N. 02ƒ ; 2013

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GLI ALTRI TEMI

NUOVO TRASDUTTORE DI DEFORMAZIONE AD ALTA SENSIBILITÀ

Figura 4 – Acquisizioni consecutive dell’uscita dell’array di fotodiodi durante la prova respiratoria; i risultati ottenuti considerando più scansioni consecutive mostrano una forma d’onda caratterizzata dall’alternanza tra inspirazione ed espirazione

Sebbene sia stato sperimentalmente verificato un accordo tra le misure ottenute con il sensore di flusso in fibra ottica e quelle ottenute mediante l’impiego del sensore di flusso di riferimento (sia durante prove spirometriche che durante prove eseguite, in ambiente non strutturato, con ventilatori polmonari tipicamente utilizzati nelle terapie intensive neonatali), sono in corso di sviluppo ulteriori configurazioni sensoriali per migliorare le caratteristiche statiche e dinamiche del sistema di misura considerato.

Instruments, Vol. 84 (3), 035005, 2013.

4. L. Battista, A. Scorza, S.A. Sciuto, “Preliminary evaluation of a simple optical fiber measurement system for monitoring respiratory pressure in mechanically ventilated infants”, Proc 9th IASTED Int Conf on Biomedical Engineering, pp. 443-449, 2012.

5. U. Frey, J. Stocks, A. Coates, P. Sly and J. Bates,“Specifications for equipment used for infant pulmonary function testing”, Eur Respir J., Vol. 16, pp.

731-740, 2000.

RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

1. P. Rolfe, F. Scopesi and G. Serra,“ Advances in fibre-optic sensing in medicine and biology” Meas. Sci. Technol., Vol.18, pp.1683-1688, 2007.

2. B. Lee, “Review of the present status of optical fiber sensors”, Optical Fiber Technology, Vol. 9, pp. 57-79, 2003.

3. L. Battista, A. Scorza, S.A. Sciuto, “An air flow sensor for neonatal mechanical ventilation application based on a novel fiber-optic sensing technique”, Review of Scientific

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Luigi Battista si è laureato in Ingegneria Biomedica nel 2009. Attualmente sta concludendo il Dottorato di Ricerca in Ingegneria presso il Laboratorio di Misure Meccaniche, Termiche e Collaudi dell’Università di Roma Tre, è assegnista di ricerca presso l’Istituto Nazionale di Ottica del CNR ed è docente a contratto di Misure e collaudo di macchine e impianti elettrici. Si occupa principalmente di sensori in fibra ottica, strumentazione biomedica e misure in ambito biomedico.

La misurazione della forza nelle macchine è straordinariamente precisa, se i sensori di forza sono montati direttamente nel flusso della forza. In questo caso, però, la macchina deve essere adattata al sensore, operazione non sempre realizzabile.

I sensori di deformazione rappresentano un’alternativa collaudata a tale scopo: essi sfruttano le deformazioni degli oggetti di misura nel momento dell’applicazione della forza, ad esempio nei compiti di monitoraggio per il controllo degli edifici.

Tali deformazioni sono proporzionali alla forza e misurabili tramite i trasduttori di deformazione. I sensori basati su estensimetri offrono, in moltissimi casi, un’economica alternativa ai sensori di forza integrati. Il loro limite, però, è rappresentato dalle deformazioni minime: un esempio è costituito da quegli oggetti che, se sollecitati, presentano solo deformazioni di scarsa entità, quali presse, impianti di saldatura o macchine per crimpare, oppure nei casi in cui lo spazio disponibile è limitato.

Con il nuovo trasduttore di deformazione piezoelettrico CST/300, HBM supera tali limiti. L’elevata sensibilità di circa 50 pC/N assicura segnali di uscita molto elevati e, perciò, una buona riproducibilità anche in ambienti di misura critici. Le deformazioni minime di 10 µm/m o meno o le deformazioni nominali fino a 300 µm/m possono essere rilevate immediatamente senza difficoltà. Con un’adeguata taratura, è possibile determinare senza problemi le forze applicate. Fissato con un’unica vite e dotato di una lunghezza di soli 47 mm, il trasduttore occupa pochissimo spazio ed è resistente nei confronti degli influssi esterni, quali i movimenti dei cavi o i campi elettromagnetici.

Per ulteriori informazioni: www.hbm.com/it/menu/prodotti/ trasduttori-e-sensori

GLI ALTRI TEMI

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DIETRO L’ANGOLO DELL’INNOVAZIONE a cura di Franco Docchio

La Fotonica Il Convegno TecFoTM di Affidabilità & Tecnologie 2013, parte I

BEYOND THE CORNER OF INNOVATION: PHOTONICS In this paper and in the next ones (Tutto_Misure 3-4/2013) we present a summary of TecFo™, one of the special meetings that enriched the 2013 edition of the event Affidabilità & Tecnologie, held in Turin on April 17-18, 2013. The speakers who attended the event provided a compendium of the R&D activity in Photonics and Optoelectronics in Italy, and demonstrated the impressive vitality of basic and applied research, as well as of the industrial development in the field. Particular emphasis is given to the field of measurements, and of technology transfer.

RIASSUNTO In questo, e nei prossimi due numeri della rivista, viene presentato un riassunto del Convegno TecFo™, uno dei convegni specialistici che hanno arricchito l’edizione 2013 di Affidabilità & Tecnologie (Torino, 17-18 Aprile 2013). I relatori che si sono succeduti sul palco hanno tracciato un quadro delle ultime innova zioni riguardanti le tecnologie fotoniche e optoelettroniche, testimoniando la vitalità della ricerca, sviluppo e industrializzazione italiana nel settore, con particolare riferimento alle misure e alle possibilità di trasferimento tecnologico.

INTRODUZIONE

Franco Docchio (Università di Brescia e Tutto_Misure) Una delle rubriche care al precedente Direttore di Tutto_Misure, il compianto Prof. Sergio Sartori, si intitolava “Che cosa c’è dietro l’angolo”. In questa rubrica erano messi in luce i più recenti e promettenti sviluppi nei campi della metrologia, delle misure e della relativa strumentazione, nonché della normativa nel settore. Il titolo della rubrica è stato qui ripreso per una serie di articoli che riassumono i contenuti

dei Convegni specialistici dell’evento Affidabilità & Tecnologie, Edizione 2013 (Torino, 17-18 Aprile 2013). In questi Convegni viene fatto il punto sullo stato dell’arte nei diversi campi settori di interesse per i visitatori dell’evento.

Uno degli Eventi, con annessa sezione espositiva, è TecFo™, Convegno dedicato alle Tecnologie Fotoniche. La fotonica, come viene ribadito dalla Co-Organizzatrice (insieme allo scrivente) dell’evento, la Prof. Roberta Ramponi, sta assumendo un ruolo Leader nel contesto della R&D europea e mondiale, grazie agli innumerevoli settori applicativi che la vedono protagonista. Anche in Italia la fotonica è rappresentata da Università, Centri di Ricerca e Imprese, che posizionano il nostro Paese ai vertici nel panorama mondiale. I relatori sono stati selezionati tra coloro che meglio potessero testimoniare la vitalità della ricerca e del trasferimento tecnologico (Brevetti, start-up) nel settore.

Un breve sunto delle interessanti relazioni che si sono succedute nell’ambito del Convegno è qui presentato:

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siamo certi che i lettori della Rivista vi troveranno spunti per possibili collaborazioni con i relatori e le loro istituzioni, e le imprese che operano nel settore troveranno le motivazioni per iniziare o confermare la partecipazione alla prossima edizione dell’evento arricchendo ancor più l’offerta di tecnologia, ricerca, e produzione di strumentazione optoelettronica, così come è avvenuto negli anni scorsi nel campo della Visione industriale.

Buona lettura!

PRESENTAZIONE DELL’EVENTO

Roberta Ramponi (Politecnico di Milano)

Questo convegno, alla sua seconda edizione, vuole mettere a confronto il mondo scientifico-accademico della ricerca avanzata nel settore delle tecnologie fotoniche con le applicazioni

Università di Brescia, Presidente Comitato Scientifico e Industriale di A&T e Direttore Responsabile di Tutto_Misure franco.docchio@ing.unibs.it

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N. 02ƒ ;2013 Programma Tecnologie Fotoniche: applicazioni innovative dalla ricerca per l’industria 1. Introduzione del Moderatore – Roberta Ramponi (Politecnico di Milano, EOS) 2. Microscopio olografico a contrasto di fase per l’ispezione e caratterizzazione di materiali e processi: dalla microelettronica alla biomicrofluidica – Lisa Miccio (INO-CNR – Napoli) 3. Imaging nel vicino infrarosso: applicazioni e tecnologie – Lorenzo Colace (Università di Roma 3) 4. Silicon Photonics: le potenzialità, i limiti e le opportunità per gli utenti – Andrea Melloni (DEI – Politecnico di Milano) 5. La sfida della celle fotovoltaiche di plastica – Guglielmo Lanzani (CNST-IIT Milano) 6. Le tecnologie fotoniche per rivelare qualità e sicurezza alimentare – Anna Grazia Mignani, Leonardo Ciaccheri, Andrea Azelio Mencaglia (CNR-IFAC Sesto Fiorentino)

7. Sistema di generazione di segnali per l’identificazione di molecole di elevato impatto ambientale e biologico – Fabio Baronio, Matteo Conforti, Mario Marangoni, Costantino De Angelis, Giulio Cerullo (Università di Brescia, Politecnico di Milano) 8. L’arte vista sotto una nuova luce: la fotonica per lo studio e la conservazione del patrimonio storico artistico – Gianluca Valentini (Dip. Fisica – Politecnico di Milano) 9. AMPLE: Un sistema LIDAR per la realizzazione di mappe 3D delle proprietà ottiche del particolato e della loro evoluzione temporale nell’area urbana di Pechino – Giuliano Piccinno (Italia-Cina Joint Research Center for Laser Remote Sensing, – ALA Advanced LIDAR Applications srl, Napoli – Bright Solutions srl, Cura Carpignano PV) 10. Conclusioni – Franco Docchio (Università di Brescia) MICROSCOPIA OLOGRAFICA A CONTRASTO DI FASE PER L’ISPEZIONE E CARATTERIZZAZIONE DI MATERIALI E PROCESSI: DALLA MICROELETTRONICA ALLA BIO-MICROFLUIDICA

L. Miccio, A. Finizio, S. Grilli, M. Paturzo, P. Memmolo, F. Merola, V. Bianco, M. Matrecano, P. Ferraro (Istituto Nazionale di Ottica, CNR)

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industriali. Intende dunque fare luce su argomenti che, come si vede dal programma, sono abbastanza variati, e possono costituire i settori di maggior impatto in termini di potenzialità di trasferimento tecnologico.

La fotonica è stata, negli ultimi anni, inclusa tra le cosiddette tecnologie chiave abilitanti dall’Unione Europea, per cui è una delle tecnologie su cui maggiormente si punta a livello europeo in termini di sviluppo industriale, e sarà sicuramente uno dei settori cardine nel prossimo Programma Quadro della UE, denominato Horizon 2020. In Horizon 2020 saranno potenziate le tecnologie chiave abilitanti, come supporto, da un lato, della competitività industriale, ma con una forte attenzione all’utilizzatore e alla risposta alle sfide della società moderna in termini di miglioramento della società e di sviluppo sostenibile.

Sicuramente in queste applicazioni la fotonica può giocare un ruolo fondamentale. Alcuni esempi di settori particolarmente significativi verranno presentati in questo convegno.

GLI ALTRI TEMI

L’olografia è una tecnica interferometrica relativamente recente: la pubblicazione di Dannis Gabor del 1948 [1] è storicamente riconosciuta come il suo inizio. Dai primi set-up sperimentali a oggi sono stati implementati molteplici miglioramenti, e ancora oggi l’olografia è considerata una tecnica up-coming.

L’olografia è una tecnica di imaging in ottica coerente composta da due fasi; la prima è la registrazione di un pattern d’interferenza, la seconda riguarda la formazione dell’immagine. In olografia classica l’ologramma è registrato su una lastra fotografica e la formazione dell’immagine si ottiene per diffrazione dalla lastra. In olografia digitale (OD) la registrazione delle immagini avviene su un dispositivo elettronico (CCD o CMOS), mentre la ricostruzione dell’immagine dell’oggetto è operata numericamente con programmi che emulano il processo di diffrazione della luce. Il passaggio dalla ricostruzione ottica a quella numerica permette di avere accesso, oltre che all’ampiezza del campo ottico, anche alla fase in modo quantitativo [2], cioè di avere mappature di fase linearmente dipendenti dal cammino ottico della luce. È possibile quindi gestire numericamente l’ampiezza e la fase del campo ottico riflesso o trasmesso dal campione in esame che può essere una cellula, un dispositivo microelettronico o un oggetto di dimensioni umane.

Figura 1 – La tecnica dell’OD per visualizzare oggetti immersi in fluidi torbidi. (a) adattamento del setup sperimentale a esperimenti di micro-fluidica; (b) confronto fra la visualizzazione in luce bianca e quella olografica per un test-target e immagini di spermatozoi in canali microfluidici ottenuti con il setup disegnato in (a). [Ref. 15]

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N. 02ƒ ; 2013 Di fatto la capacità di fornire immagini di ampiezza e a contrasto di fase rende l’OD uno strumento adeguato in molti campi di applicazione dalla metrologia [3,4] alla visualizzazione 3D [5]. I vantaggi derivanti dall’OD sono molteplici, dovuti soprattutto alla possibilità di operare numericamente sulle immagini. È stata dimostrata la capacità di eliminare le aberrazioni [6-8], operare “extended focused images” [9,10], ricavare immagini di tipo DIC [11,12] o anche aumentare sinteticamente la risoluzione dell’apparato [13,14]. È stato recentemente provato in campo microfluidico che l’olografia digitale può essere impiegata in casi di scarsa visibilità come nel caso di campioni biologici immersi in mezzi torbidi [15-17].

Un risultato di notevole interesse per la comunità è stato raggiunto quest’anno, e riguarda la possibilità di acquisire e ricostruire ologrammi di oggetti macroscopici e di persone viventi in condizioni di scarsa visibilità. Il risultato è stato raggiunto utilizzando laser che emettono nella regione dell’infrarosso [18-20] ed è stato applicato al caso di persone nascoste da fumo e fiamme [21]. Il risultato è stato realizzato grazie alla collaborazione tra le sezioni di Napoli e Firenze dell’Istituto Nazionale di Ottica (INO) del CNR. La sezione di Napoli dell’INO da anni lavora per ampliare i campi d’applicazione dell’OD migliorando sia i set-up sperimentali, sia gli algoritmi di ricostruzione numerica adattando di volta in volta la tecnica alle specifiche esigenze sperimentali.

1. 35, 2112-2114 (2010).

2. Reliability of 3D imaging by digital holography at long IR wavelength, A. Pelagotti et al, Journal of Display Technology 6, 465-471 (2010).

3. Imaging live humans through smoke and flames using far-infrared digital holography, Locatelli et al, Opt. Express 21 (2013) Lisa Miccio si è laureata in Fisica con lode all’Università Federico II di Napoli nel 2006.

Ha poi ottenuto il titolo di Dottore di Ricerca all’Università di Firenze nel Febbraio 2010.

Opera attualmente presso l’INO-CNR. I suoi interessi di ricerca sono nel campo dell’ottica, le sue principali attività riguardano lo studio delle proprietà dei materiali mediante imaging in luce coerente.

RIVELARE QUALITÀ E SICUREZZA ALIMENTARE CON DISPOSITIVI FOTONICI

Anna Grazia Mignani (CNR-Istituto di Fisica Applicata “Nello Carrara”, Sesto Fiorentino – FI) La fotonica è attualmente considerata dall’Unione Europea una tecnologia-chiave abilitante, in grado cioè di migliorare la qualità della vita del 21° secolo e di produrre un’accelerazione dell’economia. Le tecnologie foto-

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inoltre sviluppate tecniche di analisi dei dati spettroscopici che consentono di estrarre più informazioni da un unico spettro, utilizzando perciò una sola tecnica analitica per la misura di più parametri. Tali tecniche consentono di creare mappe bi/tridimensionali nelle quali il campione è raffigurato da un punto rappresentativo della sua identità. L’analisi di più campioni permette quindi la realizzazione di mappe contenenti più punti, i quali si raccolgono o distinguono sulla base delle mutue similitudini o differenze. Qualora siano disponibili campionature di alimenti certificati, cioè dotati di un’analitica di riferimento ottenuta con tecniche convenzionali, è inoltre possibile correlare i dati spettroscopici con quelli di riferimento in maniera da realizzare modelli predittivi per un’indagine multiparametrica [4].

Dispositivi fotonici-spettroscopici hanno dimostrato efficacia e affidabilità per controllare la qualità e rivelare eventuali contaminazioni di cereali [5, 6], frutta [7], prodotti lattiero-caseari [8], carni [9, 10], oli di vario tipo [11, 12] e di molti altri alimenti [13, 14]. Anche presso l’Istituto di Fisica Applicata “Nello Carrara” del CNR sono stati progettati e sperimentati semplici dispositivi foto-

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niche, inizialmente sviluppate negli anni ’80-‘90 per il settore delle telecomunicazioni, hanno successivamente generato una moltitudine di sorgenti di luce compatte, rivelatori, microspettrometri, fibre ottiche e componenti ottici miniaturizzati, che trovano applicazioni significative nel settore biomedicale e manifatturiero, e in settori innovativi quali la generazione di energia, l’illuminazione, la metrologia e la sensoristica.

Le opportunità offerte dalla fotonica possono essere sfruttate anche dal settore del controllo alimentare, che sempre più richiede la disponibilità di strumenti compatti, maneggevoli e di costo contenuto da inserire nei processi di produzione. La spettroscopia, quale consolidata tecnica fotonica per l’indagine dei materiali, sta riscuotendo un particolare interesse anche per applicazioni alimentari. Essa consente infatti di analizzare il prodotto rapidamente, in maniera diretta e non distruttiva, in tempo reale e senza utilizzare reagenti chimici. In tal senso, viene considerata una tecnica analitica “verde”, cioè sostenibile dal punto di vista dell’impatto ambientale [1, 2].

L’interazione tra luce e alimento permette di acquisire spettri di assorbimento, fluorescenza, o Raman, che sono identificativi delle caratteristiche peculiari dell’alimento stesso. Tali spettri contengono infatti informazioni riguardanti la composizione molecolare, e possono inoltre evidenziare tempestivamente eventuali anomalie.

L’intera banda spettroscopica che si estende dal visibile al vicino infrarosso (400 -2.500 nm), è utile per analisi alimentari. Le informazioni riguardanti i pigmenti provengono dalla banda visibile, mentre quelle riguardanti carboidrati, proteine, zuccheri, grassi e acqua derivano dal vicino infrarosso.

In pratica, l’indagine spettroscopica ad ampio spettro costituisce una sorta di “fingerprint” globale dell’alimento [3].

Per venire incontro all’esigenza di interpretare spettri convoluti di difficile comprensione, contenenti una miriade di informazioni molecolari ridondanti e interferenti, sono state

GLI ALTRI TEMI

nici per la verifica di qualità e sicurezza di alimenti, quali olio extra vergine di oliva, whisky, vino, birra e latte.

Un esempio è dato da uno strumento che evidenzia soglie di rischio di contaminazione del latte da parte di aflatossina M1. Come illustrato in Fig. 2, lo strumento è di tipo portatile per poterlo utilizzare durante la raccolta del latte. Dato che le direttive europee tollerano una concentrazione massima di aflatossina pari a 50 µg/l, tale strumento è progettato per evidenziare e scartare campioni eccessivamente contaminati. Essendo l’aflatossina M1 intrinsecamente fluorescente, viene effettuata una misura di fluorescenza eccitata con un LED a emissione ultravioletta e rivelata con uno spettrometro compatto. Gli spettri di fluorescenza relativi a varie concentrazioni di contaminante, opportunamente elaborati, permettono di costruire una mappa di rischio bidimensionale, nella quale il campione di latte è rappresentato da un punto la cui collocazione indica l’appartenenza a determinate soglie di contaminazione.

Ciò rende possibile l’attribuzione del rischio e la conseguente accettazione o meno del campione raccolto.

Figura 2 – Rivelazione di aflatossina M1 nel latte – in alto: schema di misura per spettroscopia di fluorescenza e sua implementazione come dispositivo portatile – in basso: spettri di fluorescenza di campioni di latte contenenti varie concentrazioni di aflatossina M1 e relativa mappa in grado di collocare i vari campioni in varie zone di contaminazione

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Figura 3 – Rivelazione della qualità della birra – a sinistra: schema del dispositivo che consente di effettuare spettri di assorbimento nell’ampia banda visibile e vicino infrarosso, indipendentemente dalla torbidità e rappresentazione di una sua possibile implementazione – in alto al centro e destra: spettri di assorbimento di birre di varie provenienze – in basso al centro: modello predittivo per la rivelazione del contenuto alcolico – in basso a destra: mappa identificativa delle birre di provenienza belga o altra provenienza

Un esempio di strumentazione per applicazioni al controllo di qualità è invece mostrato in Fig. 3, in questo caso dedicato alla misura del contenuto alcolico della birra e alla verifica della sua provenienza geografica. Il campione da analizzare è contenuto all’interno di una sfera integratrice, alla quale sono affacciati una sorgente alogena e alcuni spettrometri compatti. Tale sistema effettua una spettroscopia di assorbimento nell’ampia banda 400 -1.700 nm tramite luce diffusa, che risulta indipendente dall’eventuale torbidità del campione senza dover apportare procedure di filtraggio. Gli spettri acquisiti nel vicino infrarosso permettono di ottenere un modello predittivo per il contenuto alcolico: un sistema simile, di tipo compatto e configurato con una cella di flusso può quindi essere utilizzato per il controllo del processo di produzione della birra.

Inoltre, gli spettri acquisiti nell’intero intervallo visibile e vicino infrarosso permetto di creare una mappa bidimensionale per la classificazione della provenienza geografica del prodotto. Tale mappa evidenza che le birre di provenienza belga, grazie alle loro qualità peculiari, si raccolgono in un gruppo nettamente distinto rispetto al gruppo rappresentativo di altri tipi di birre. Questa tecnica di classificazione può essere utilizzata a tutela del prodotto per rivelare frodi commerciali.

Le prospettive future dei sistemi fotonici per l’industria alimentare si stanno

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rivolgendo non solo alla realizzazione di strumenti innovativi dedicati a migliorare produzione e controllo del prodotto, ma anche alla realizzazione di semplici dispositivi per un’autovalutazione dell’alimento. Infatti, sempre maggiore è il desiderio dei consumatori di essere coinvolti in maniera attiva nelle scelte del prodotto. La grande offerta commerciale di smartphone, e i loro piccoli dispositivi fotonici (LED e telecamera) già inclusi, inducono a progettare nuove applicazioni per l’autovalutazione dell’alimento. Ad esempio, un qualunque smartphone può leggere un codice QR o a barre, e inviare tramite rete internet tale immagine a un database remoto contenente informazioni di qualità e tracciabilità, ottenendo innumerevoli informazioni aggiuntive rispetto a quelle presenti sulle etichette della confezione.

In una visione più futuristica, il LED e la telecamera dello smartphone, e altri piccoli dispositivi fotonici che potranno essere in seguito integrati, consentiranno di effettuare indagini spettroscopiche tramite lo smartphone stesso, che opererà come un piccolo computer dotato di applicazioni per la gestione, l’elaborazione e il confronto delle informazioni spettroscopiche che sottintendono la garanzia di qualità e sicurezza dell’alimento.

Anna Grazia Mignani ha conseguito la Laurea in Fisica e il Dottorato in Controlli non Distruttivi presso l’Università degli Studi di Firenze. Dal 1984 lavora presso l’Istituto di Fisica Applicata “Nello Carrara” del CNR, è Fellow della Società Internazionale SPIE, e svolge attività di ricerca, sviluppo e trasferimento tecnologico nell’ambito della sensoristica fotonica. I prototipi realizzati con finanziamenti di progetti di ricerca nazionali e dell’Unione Europea hanno trovato applicazioni in numerosi controlli di processi industriali, nella rivelazione della qualità delle acque e nel settore del controllo ambientale. Recentemente, i semplici dispositivi per spettroscopia realizzati, hanno riscosso interesse da parte del settore alimentare, per quantificare online composti nutraceutici e altri indicatori di qualità, per rivelare eventuali frodi commerciali, e per garantire la sicurezza del prodotto.

CAMPI E COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICA

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LA COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICA Marco Cati

La misura della resistività dei materiali Tecnica di misura basata sul metodo Volt-Amperometrico a 4 terminali

misura sono suddivisi in industriali quando sono basati sull’impiego di strumenti a lettura diretta, e di confronto quando sono basati sull’impiego di configurazioni a ponte [2].

Il metodo più semplice, utilizzato soprattutto in ambito industriale, per la determinazione di una qualunque resistenza è il metodo Volt – Amperometrico, che permette di ricavare il valore di una resistenza incognita Rm dall’applicazione diretta della prima legge di Ohm, cioè dal rapporto tra la differenza di potenRIASSUNTO ziale ∆V misurata ai capi della resistenLa tecnica di misura basata sul metodo Volt – Amperometrico a quattro terza incognita e la corrente I che l’attraminali è molto diffusa nell’ambito dell’industria dei semiconduttori, dove versa. Questo metodo di misura può viene utilizzata per determinare la resistività di materiali con differenti droessere impiegato, senza ricorrere a sforgaggi. In questo articolo ne viene descritto l’impiego per la determinaziozi eccessivi in termini di disponibilità di ne della resistività di materiali metallici che, nell’ambito della Compatibilistrumentazione, per coprire un campo tà Elettromagnetica (CEM), rappresenta un parametro fondamentale per di misura che può estendersi dai millesidiscriminarne le proprietà schermanti. Nella prima parte dell’articolo viene mi di Ohm alle migliaia di Ohm. Per la richiamata la trattazione analitica del metodo; nella seconda parte viene misura di resistenze più piccole dei mildescritta la sonda di misura impiegata, e viene offerto un esempio applilesimi di Ohm occorre qualche accorgicativo relativo alla validazione del metodo attraverso la determinazione mento in più; infatti, in questo caso, le della resistività di un provino in rame. resistenze di contatto Rc tra i morsetti di misura e i terminali della resistenza incognita Rm introducono un errore sistemaINTRODUZIONE ne e la verifica delle proprietà elettri- tico non trascurabile proprio nella deterche dei materiali metallici. minazione della resistenza incognita.

Nella Compatibilità Elettromagnetica Tale errore risulta complesso da correg(CEM) non è insolito sentire parlare gere, in quanto la stima della resistenza della misura di resistenza o di resisti- LA MISURA di contatto è piuttosto difficoltosa. Una vità superficiale espressa in Ω/ (si DI RESISTENZA ELETTRICA delle metodiche più semplici in ambito legge Ohm su quadrato). Tali granindustriale per superare questa difficoltà dezze sono riportate, per esempio, La misura della resistenza elettrica è il metodo Volt – Amperometrico a nelle specifiche tecniche dei materiali con la relativa incertezza riveste quattro terminali. schermanti come i nastri conduttivi, i un’importanza fondamentale nell’infinger metallici o gli elastomeri con- gegneria. Come sappiamo i metodi di duttivi [1]. Ma cosa si intende nello misura differiscono sia a seconda del- IL METODO VOLT-AMPEROMETRICO specifico quando si parla di resisten- l’ordine di grandezza della resistenza A QUATTRO TERMINALI za o di resistività superficiale dei incognita, sia in funzione del grado materiali e, più in particolare, cosa d’incertezza da associare alla misu- Il metodo Volt – Amperometrico a significa esprimere una resistenza razione. In maniera piuttosto grosso- quattro terminali è illustrato in Fig. 1 elettrica in Ω/ ? In questo articolo lana possiamo suddividere in tre cate- (a sinistra lo schema di principio, a vengono chiariti questi concetti pre- gorie piccole, medie e grandi i valori destra il circuito equivalente). In quesentando un metodo di misura basato delle resistenze incognite rispettivasulla tecnica a quattro terminali che, mente inferiori a un Ohm, da uno a con opportuni accorgimenti, può un migliaio di Ohm e oltre un migliaio Ricerca e Sviluppo - Esaote spa, Firenze essere impiegato per la determinazio- di Ohm. Analogamente, i metodi di marco.cati@esaote.com THE MEASUREMENT OF THE RESISTIVITY OF MATERIALS The measurement technique based on the four-terminals Volt - Amperometric method is widely adopted in the semiconductor industry, where it is used to determine the resistivity of materials with different types of doping. In this article we describe the use of this technique for the determination of the resistivity of metallic materials that, in the Electromagnetic Compatibility (EMC) field, is a key parameter to discriminate in terms of shielding properties. In the first part of the article the analysis of the method is presented: in the second part, the four-probe head used for the measurement is described and an example related to the validation of the method by determining the resistivity of a copper sample is offered.

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sto caso si utilizzano i due terminali esterni collegati a un generatore di corrente (maglia amperometrica) per iniettare una corrente nota I (generalmente continua) nella resistenza incognita Rm e due terminali interni collegati a un misuratore di tensione (maglia voltmetrica) per misurare la differenza di potenziale ∆V. Con questa tecnica la caduta di tensione sulle resistenze di contatto Rc risulta trascurabile in quanto la corrente che scorre nella maglia voltmetrica è, in pratica, nulla essendo la resistenza d’ingresso del voltmetro dell’ordine delle migliaia di Ohm e la resistenza incognita inferiore ai millesimi di Ohm nel caso di materiali metallici. Dal rapporto tra la differenza di potenziale ∆V e la corrente I è possibile infine determinare il valore della resistenza Rm. Figura 1 – Misura a quattro terminali (sinistra: schema di principio; destra: circuito equivalente)

DALLA MISURA DI RESISTENZA ALLA RESISTIVITÀ SUPERFICIALE DEL MATERIALE

Cerchiamo adesso di applicare il metodo esposto al caso di nostro interesse. Supponiamo cioè che i quattro terminali di misura di Fig. 1 siano allineati e posti in contatto con un materiale metallico; in questo caso la resistenza incognita Rm è caratteristica del materiale metallico stesso. È interessante chiedersi se è possibile risalire dalla misura della resistenza Rm alla stima della resistività ρ del materiale sotto misura. La risposta è affermativa, ed è derivata direttamente dall’applicazione di questa tecnica nel campo della misura della resistività dei materiali semiconduttori [3].

In particolare, con riferimento alla Fig. 2, assumendo che: – Il provino sia a forma di parallelepipedo rettangolo di dimensioni trasversali a e b (con a>b) e spessore w; – Il provino sia omogeneo cioè con resistività ρ uniforme nell’area di misura.

– I quattro terminali siano allineati e disposti parallelamente alla direzione identificata dal lato a; – La spaziatura tra i quattro terminali sia uniforme e pari a s; – La superficie su cui si poggiano i terminali sia piatta e priva di discontinuità; – La superficie di contatto terminale – materiale sia emisferica con raggio trascurabile; e, tenendo conto della distribuzione spaziale che assumono le linee di corrente sulla superficie e all’interno del provino nel caso di applicazione di una corrente continua, è possibile dimostrare [4] che la resistività, ρ Figura 2 – Geometria del provino sotto misura

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CAMPI E COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICA

(misurata in Ωm), può essere espressa dalla relazione: ρ = 2πs

∆V G( s , w )K ( a , b , s ) I

dove ∆V è la differenza di potenziale misurata tra i terminali interni, I è la corrente applicata ai terminali esterni e infine G(s,w) e K(a,b,s) sono due coefficienti correttivi che tengono conto rispettivamente dell’effetto sulla distribuzione delle linee di corrente nel provino da parte dello spessore finito w e delle dimensioni trasversali finite a e b.

A partire dall’espressione sopra, si definisce resistività superficiale, ρs l’espressione ρs=ρ/w: ρs =

s ∆V ρ = 2π G( s , w )K ( a , b , s ) w w I

L’unità di misura della resistività superficiale è Ω/ .

L’espressione dei coefficienti G e K è piuttosto complessa e coinvolge l’impiego di funzioni speciali. In particolare G è funzione del rapporto w/s e risulta espresso dalla relazione: G( s , w ) =

w   s   s  s 21n(2) + N   − N   2w  w  

con: ∞

N ( λ ) = 2π ∑ iH (01) ( i 2πnλ ) n =1

dove Ho(1) è la funzione di Hankel di prima specie e i è l’unità immaginaria (i2=-1). Analogamente K è funzione del rapporto a/s e b/s e risulta espresso dalla relazione: 1n( 2)

K( a,b, s) = π  −4 π 1− e d + 1n  π  −2 d  1− e d

e  ∞ +∑1  m =1m 

−2π ( c − 2 )

m d

m m  −6 π   −2π  ⋅ 1 − e d  ⋅ 1 − e d      m  −2πc  d 1 − e   

con c=a/s e d=b/s. Si osservi inoltre che, per come sono stati disposti i terminali di misura rispetto al provino (Fig. 2), nell’espressione di K dovrà essere a>3s ovvero a/s=c>3.

I COEFFICIENTI G E K

Sebbene le espressioni dei coefficienti G e K siano complesse è possibile offrirne una rappresentazione grafica. Nella Fig. 3 è riportato l’andamento del coefficiente G in funzione di w/s. Come si osserva, per w/s>>1

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(provino spesso rispetto alla distanza tra i terminali) il coefficiente G tende al valore unitario (per esempio già per w/s=5 risulta G=0,9931 ovvero si commette un errore inferiore al 1%

Figura 3 – Andamento del coefficiente G in funzione di w/s

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CAMPI E COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICA

se si assume G=1 nell’espressione della resistività del materiale). Analogamente per w/s<<1 (provino sottile rispetto alla distanza tra i terminali di misura) il coefficiente G può essere approssimato come G=(w/s)/(2ln(2))= 0,7213⋅(w/s) e la resistività superficiale assume in questo caso l’espressione semplificata ρs=π/ln(2)⋅(∆V/I)⋅K =4,5324⋅(∆V/I)⋅K indipendente dal valore dello spessore w del provino. Per questo caso particolare la resistività superficiale viene chiamata anche sheet resistance o resistenza di strato. L’unità di misura della resistenza di strato è Ω/ .

Nella Fig. 4 è riportato l’andamento del coefficiente K in funzione di b/s per alcuni valori di a/s (si ricordi che deve essere a/s>3). Come si osserva, fissato il valore di a/s, per b/s>>1 il

Figura 4 – Andamento del coefficiente K in funzione di b/s, fissato a/s

N. 02ƒ ;2013 Figura 5 – Andamento del coefficiente K in funzione di a/s, fissato b/s

Le Figg. 4 e 5 forniscono infine anche utili indicazioni su quando poter considerare “infinito” un provino dal punto di vista della determinazione della resistività del materiale: infatti, per valori di a/s>>1 e b/s>>1 il coefficiente K tende a un valore unitario: per esempio già per a/s=20 e b/s=20 risulta K=0,9818, ovvero si commette un errore inferiore al 2% se si considera K=1 nell’espressione della resistività del materiale.

RISULTATI SPERIMENTALI E VALIDAZIONE DEL METODO

Il metodo presentato è stato validato confrontando il valore della resistività ottenuto applicando la trattazione teorica descritta con quella di alcuni provini a resistività nota (p. es. rame, alluminio, ecc.). A titolo esem-

plificativo si riportano qui i risultati ottenuti nel caso specifico in cui il provino è realizzato a partire da una striscia di nastro conduttivo in rame (modello CCH-36-101-0300 prodotto dalla Chomerics ® ) di dimensioni trasversali axb pari a 185x76 mm e spessore nominale w pari a 35,6 µm [1].

La strumentazione coinvolta prevede, oltre all’utilizzo della sonda a quattro terminali auto-costruita descritta sotto, anche l’impiego di un multimetro digitale a sei cifre e mezzo e un generatore di corrente continua lineare e stabilizzato (immagine a destra Fig. 6).

La sonda a quattro terminali è progettata (immagine a sinistra in Fig. 6) impiegando quattro contatti a molla Ingun® a punta arrotondata (modello GKS-100-305-130A-30-00) utilizzati nel campo delle verifiche ICT (In Circuit Testing), con spaziatura tra i terminali uniforme e pari a s=5,05 mm. Ciascun contatto a molla è quindi collegato all’anima di un connettore BNC da pannello e la ghiera dei connettori BNC è collegata galvanicamente allo chassis in metallo della sonda (immagine centrale in Fig. 6). Questo particolare tipo di costruzione permette di schermare dalle eventuali interferenze elettromagnetiche sia il circuito d’iniezione della corrente di prova (maglia amperometrica), sia, soprattutto, il circuito di lettura della tensione di misura (maglia voltmetrica) che, considerati i piccoli valori atte-

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coefficiente K tende a un valore costante dipendente dal rapporto a/s stesso. Analogamente, fissato il valore di a/s, per b/s<<1 il coefficiente K può essere approssimato come K=(b/s)⋅ln(2)/π.

Nella Fig. 5 è riportato l’andamento del coefficiente K in funzione di a/s per alcuni valori di b/s. Come si osserva, fissato il valore di b/s, per a/s>>1 il coefficiente K tende a un valore costante dipendente dal rapporto b/s stesso.

CAMPI E COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICA

si della tensione letta (dell’ordine delle decine di microvolt) può risultare sensibile alle interferenze elettromagnetiche.

Tenendo conto delle caratteristiche geometriche della sonda di misura e del provino, risulta a/s=36,63, b/s=15,05 e w/s=7,05e-3<<1 da cui utilizzando i grafici di Fig. 3, Fig. 4 e Fig. 5 (o per maggiore accuratezza le formule sopra esposte) si ottiene K=0,9697 e G=(w/s)/(2ln(2))= 0,7213⋅(w/s)=5,08e-3.

Le misure sono effettuate applicando una corrente continua di I=5,02 A con una temperatura ambiente di 25 °C. La differenza di potenziale tra i due terminali esterni risulta di ∆V=569,6 µV ±0,7% (uno scarto tipo ottenuto da 5 misure). Per le formule esposte, la resistività stimata risulta quindi ρ=2πs⋅(∆V/I)⋅G⋅K=1,77⋅10-8 Ωm.

Considerato che la resistività teorica del rame a 20 °C è ρCU=1,69⋅10-8 Ωm e che il coefficiente termico è α=4,04e-3 Ωm/°C, la resistività teorica riportata a 25 °C risulta ρ@T=ρ@20°C⋅(1+α⋅(T-20))= 1,72⋅10-8 Ωm. Lo scostamento tra la resistività misurata e quella teorica del rame riportata a 25 °C è quindi inferiore al 4%, cioè entro l’incertezza strumentale che può essere stimata attorno a qualche punto percentuale.

CONCLUSIONI E SVILUPPI FUTURI

È stato presentato un metodo per la determinazione della resistività dei materiali metallici basato sulla tecnica Volt – Amperometrica a quattro terminali. Il metodo si presta a un impiego in ambito industriale sia per la semplicità della sonda di misura realizzata, sia per la tipologia di strumentazione impiegata che, di fatto, risulta senz’altro disponibile all’inFigura 6 – Sonda a quattro terminali terno di un repar(sinistra: progetto CAD; centro: realizzazione; destra: set-up di prova) to di Ricerca &

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CAMPI E COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICA

Sviluppo. Il metodo di misura è stato validato attraverso la stima della resistività di un provino in rame impiegando una corrente di prova continua: l’accuratezza raggiunta è stimata nell’ordine del 4%.

Nel futuro l’impiego del metodo sarà esteso a frequenze maggiori di zero per valutare l’effetto sulla determinazione della resistività della non più uniforme distribuzione di corrente lungo lo spessore del provino sotto misura. In quest’ottica sarà utilizzato un software di simulazione agli elementi finiti (FEM) per confrontare i risultati sperimentali con quelli predetti dalle simulazioni.

ding Products, Chomerics®.

2. L. Olivieri, E. Ravelli, “Elettrotecnica – Misure Elettriche”, Vol. 3, Edizioni Cedam, 1975, Padova.

3. A. Uhlir, JR, “The Potentials of Infinite Systems of Sources and Numerical Solutions of Problems in Semi-

conductor Engineering”, The Bell System Technical Journal, January 1955.

4. F.M. Smits, “Measurement of Sheet Resistivities with the Four-Point Probe”, The Bell System Technical Journal, May 1958.

Marco Cati si è laureato con lode ed encomio solenne al curriculum di studio in Ingegneria Elettronica presso l’Università di Firenze nel 2001 discutendo una tesi sulla misura d’impedenza in alta frequenza in presenza di correnti di modo comune. Nel 2002 viene nominato Cultore della Materia per il settore Misure Elettriche ed Elettroniche. Nel 2005 consegue il titolo di Dottore di Ricerca in Ingegneria dell’Affidabilità, Manutenzione e Logistica lavorando sul tema delle incertezze di misura nelle prove di CompatibiliRIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI tà Elettromagnetica. Dal 2005 svolge attività professionale nel reparto ricerca e sviluppo di Esaote dove è responsabile delle verifiche di Compatibilità Elet1. Datasheet CHO-FOIL & CHO-FAB tromagnetica su dispositivi ecografici. È ispettore tecnico per l’ente unico di Shielding Tapes – Laminates & Groun- accreditamento italiano ACCREDIA.

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VISIONE ARTIFICIALE

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A cura di Giovanna Sansoni (giovanna.sansoni@ing.unibs.it)

Soluzioni di visione innovative per incrementare produttività e affidabilità

INNOVATIVE SOLUTIONS IN VISION The section on Artificial Vision is intended to be a “forum” for Tutto_Misure readers who wish to explore the world of components, systems, solutions for industrial vision and their applications (automation, robotics, food&beverage, quality control, biomedical). Write to Giovanna Sansoni and stimulate discussion on your favorite topics.

RIASSUNTO La rubrica sulla visione artificiale vuole essere un “forum” per tutti i lettori della rivista Tutto_Misure interessata a componenti, sistemi, soluzioni per la visione artificiale in tutti i settori applicativi (automazione, robotica, agroalimentare, controllo di qualità, biomedicale). Scrivete alla Prof. Sansoni e sottoponetele argomenti e stimoli.

L’edizione 2013 di Affidabilità & Tecnologie ha riservato alla visione un ampio spazio, sia per il numero di stand sia per la tipologia degli eventi divulgativi che sono stati proposti. Fra questi, il Convegno “Visione Artificiale e Tracciabilità: soluzioni innovative per incrementare produttività e affidabilità” ha offerto preziose informazioni e spunti di riflessione in merito all’evoluzione della tecnologia e alla direzione verso cui il mercato va evolvendo. Due erano le presentazioni riguardanti lo stato dell’arte e due le presentazioni relative a sistemi di visione prodotti da sviluppatori “storici”. Un mix interessante e di ausilio per il numeroso pubblico che, da un lato, ha potuto apprendere quali siano le tecnologie attualmente a disposizione e, dall’altro, ha visto due esempi significativi dell’evoluzione a breve-medio termine di queste tecnologie.

Guido Giuliani, docente di comunicazioni ottiche e dispositivi optoelettronici presso il Dipartimento di Ingegneria Industriale e dell’Informazione dell’Università di Pavia e fondatore di Julight srl, una start-up dell’Università

di Pavia che sviluppa dispositivi optoelettronici laser innovativi per misure di distanza e di vibrazione, ha presentato lo stato dell’arte in tema di sensori ottici nelle applicazioni industriali e ha “popolato” lo spazio che in ambito di visione industriale viene normalmente occupato dalle sole telecamere, con la sensoristica che la tecnologia optoelettronica mette a disposizione. Nella sua relazione, il prof. Giuliani ha parlato di barriere ottiche, che utilizzano tecnologia laser/LED, in combinazione con una telecamera, e ha sottolineato come esse vengano sviluppate non solo per applicazioni di sicurezza e di riconoscimento di presenza, ma anche per applicazioni di controllo dimensionale (micrometri ottici). Il mercato ne mette a disposizione a diversi livelli di precisione e l’evoluzione è verso la realizzazione di dispositivi a costi ridotti e risoluzione aumentata.

Altra famiglia di dispositivi optoelettronici di utilizzo emergente è quella dei sensori per misure di distanza. La tecnologia sfrutta molteplici principi di misura: triangolatori a singolo punto, lame di luce, sistemi a proiezione di luce strutturata, sensori a tempo di volo, sistemi confocali e

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dispositivi coherent laser radar (per ciascuno di essi il lettore interessato troverà in fondo alla rubrica un link al video YouTube che ne mostra il principio di funzionamento, n.d.r.). La precisione di misura dei triangolatori a singolo punto è nell’intervallo che va da alcuni mm ad alcuni mm, in dipendenza del range di misura; essi hanno potenzialmente basso costo (ma ancora i dispositivi di mercato sono sovraquotati!), lavorano bene su tutte le superfici, anche ad alta riflettività, e risolvono problemi di misura molto diversificati, che coprono le aree applicative del controllo di finitura di superfici, della micro-profilometria e del controllo dimensionale.

L’evoluzione va verso la realizzazione di dispositivi miniaturizzati, integrabili con altri sensori. La naturale evoluzione di questi dispositivi è quella che ha portato alla realizzazione di lame di luce: in esse la triangolazione viene parallelizzata in una direzione; per scansione si ottengono mappe topografiche 3D di superfici, si eseguono controlli dimensionali e s’intercettano difetti di lavorazione. Nei sistemi a proiezione di luce strutturata l’obiettivo è l’acquisizione di una mappa 3D mediante una singola misura: tipica è l’applicazione in macro-profilometria, per processi di reverse engineering e di prototipazione rapida. Il trend tecnologico sta recentemente affermando dispositivi a tempo di volo e basati su geometria confocale. I primi sono caratterizzati da range di misura molto ampi (da 0,2 mm a 100 m), con risoluzioni basse (qualche mm); i secondi sfruttano luce bianca, fibra ottica e misure spettrali: sono caratterizzati da risoluzioni di misura di qualche nm, in range che variano fra 10 e 30 mm.

Benché di costi ancora alti, il loro utilizzo va prendendo piede in applicazioni di nicchia, quali la meccanica di

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NEWS

CONFERENZA COMSOL 2013 - CALL FOR PAPERS

Il Comitato Scientifico della 9a Conferenza annuale COMSOL dedicata alla simulazione multifisica è lieto di invitare ingegneri e ricercatori da tutto il mondo a contribuire alla Conferenza inviando uno o più abstract che descrivano i loro lavori, progetti e risultati, da presentare in occasione della più grande conferenza mondiale dedicata alla simulazione multifisica e CAE. La Conferenza Europea di quest’anno si terrà al Beurs-World Trade Center di Rotterdam dal 23 al 25 ottobre.

Le Conferenze COMSOL riuniscono più di 2000 ingegneri, ricercatori e scienziati da tutto il mondo, offrendo loro l’opportunità di far conoscere il proprio lavoro, condividere best practice e tecnologie innovative e incontrare i creatori di COMSOL Multiphysics. Le conferenze hanno come obiettivo il miglioramento delle tecniche di modellazione e di simulazione di applicazioni multidisciplinari e multifisiche. I partecipanti avranno la possibilità di partecipare ai minicorsi, alle panel discussion, agli eventi di networking e assistere ai keynote di industrie leader del settore e alle numerose presentazioni degli utenti.

Tra le opportunità offerte dalla Conferenza: – Sessioni di minicorsi sulla simulazione multifisica tenuti dagli specialisti COMSOL, che coinvolgono un’ampia gamma di discipline e temi, tra cui applicazioni in ambito elettrico, meccanico, fluidodinamico e chimico.

– Keynote di industrie leader del settore e famosi centri di ricerca. Tra i partecipanti alle edizioni passate: DuPont Company, Ford Motor Company, Microsoft Corporation, Robert Bosch, Toyota Research Institute e altri ancora.

– Occasioni per interagire con un gruppo di esperti di simulazione multifisica in ambito industriale e assistere a dibattiti sulle sfide progettuali offerte dal mondo reale.

– Un’esposizione dei servizi e dei prodotti offerti dai partner e dai consulenti certificati COMSOL per potenziare e arricchire la vostra esperienza di simulazione.

– La presentazione della nuova versione di COMSOL Multiphysics. I partecipanti alla Conferenza saranno i primi a conoscere le nuove funzionalità e tecnologie introdotte nella suite dei prodotti di COMSOL Multiphysics.

“Oltre alle numerose sessioni di minicorsi, la Conferenza offrirà ai partecipanti l’opportunità unica di scambiare idee con colleghi esperti nei medesimi ambiti di interesse” afferma Tycho van Noorden, Program Committee Chair della Conferenza di Rotterdam. Non solo gli utenti che presenteranno il proprio lavoro alla Conferenza avranno la possibilità di farlo conoscere agli

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altri partecipanti, ma in aggiunta gli articoli e i poster presentati alla Conferenza saranno pubblicati sul sito di COMSOL e otterranno un riconoscimento internazionale. È possibile consultare i contributi presentati alle Conferenze 2012 visitando la sezione COMSOL Conference User Presentations sul sito www.comsol.it.

I lavori potranno essere presentati sotto forma di presentazione orale, di poster o entrambi. Le sessioni tecniche riguarderanno le seguenti tematiche: Elettromagnetismo AC/DC – Acustica e vibrazioni – Batterie, celle a combustibile e processi elettrochimici – Bioscienze e bioingegneria – Ingegneria delle reazioni chimiche – Fluidodinamica (CFD) – Riscaldamento elettromagnetico – Geofisica e geomeccanica – Trasporto di calore e cambiamento di fase – MEMS e nanotecnologie – Multifisica – Ottica, fotonica e semiconduttori – Ottimizzazione e metodi inversi – Particle tracing – Dispositivi piezoelettrici – Fisica dei plasmi – RF e microonde – Didattica e metodi di simulazione – Meccanica strutturale e stress termici – Fenomeni di trasporto – Microfluidica La Poster Session è uno degli eventi chiave della Conferenza.

“Ciò che dà particolare valore alla Poster Session nel contesto della Conferenza è l’ampia gamma delle differenti applicazioni presentate.” afferma Bernt Nilsson, Sr. Vice President del Dipartimento Marketing presso COMSOL, Inc. “Con la Poster Session, non solo si ha l’opportunità di illustrare il proprio progetto durante la sessione dedicata, ma i lavori sono anche messi in mostra per tutti e tre i giorni della Conferenza, favorendo il confronto continuo tra gli autori e i partecipanti”.

Call for papers e invio degli abstract Gli abstract inviati saranno sottoposti a revisione da un Comitato Scientifico costituito da 20 esperti di simulazione multifisica. Quest’anno il Comitato Scientifico include uno straordinario gruppo di scienziati e ricercatori provenienti da università, aziende ed enti governativi di fama internazionale, tra cui Airbus France, L’Oréal, Medtronic, Sharp, Siemens e STMicroelectronics.

Per inviare un abstract e sottoporlo alla revisione del Comitato Scientifico, visitate la pagina web www.comsol.com/conference2013/usa/papers.

Coloro che invieranno il proprio abstract entro l’Early Bird deadline del 5 luglio potranno godere di uno sconto sul costo della registrazione alla Conferenza. L’ultima deadline per l’invio degli abstract è il 23 agosto.

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ragionevolmente separati tra loro.

Tale soluzione è ottima quando i pezzi hanno una delle loro tre dimensioni trascurabile rispetto alle altre (pezzi piani).

Ciò che permetterebbe di sfruttare appieno la flessibilità offerta da un robot è l’abilità di determinare posizione e orientamento, a priori incogniti, di oggetti disposti alla rinfusa in una cassetta o in un cassone, che devono essere afferrati e manipolati da un robot industriale. La vera difficoltà consiste nella realizzazione di sistemi di visione 3D flessibili e facilmente riconfigurabili, capaci cioè di gestire diverse tipologie di pezzi.

Lo sviluppo dei sistemi di guida robot 3D è stato finora principalmente limitato dall’enorme carico computazionale connesso all’esecuzione delle tre seguenti operazioni: (i) l’acquisizione dei dati, (ii) il riconoscimento (segmentazione) dell’oggetto da afferrare, e (iii) l’identificazione di posizione e posa dell’oggetto da afferrare. L’attività di ricerca e sviluppo sviluppata a partire dagli anni ‘80 ha portato alla realizzazione di diverse soluzioni tecnologiche. A oggi, l’acquisizione dei dati 3D grezzi può essere realizzata mediante utilizzo di una singola immagine (visione monoculare), oppure di almeno due immagini (visione stereo) o d’immagini 3D, ottenute mediante sensori 3D, quali lame di luce, sistemi a luce strutturata e sensori a tempo di volo.

Quando si adotti la visione monoculare, per la quale il mercato offre un’ampia scelta di telecamere, sistemi d’illuminazione, lenti di raccolta, software di misura e protocolli di trasmissione, non è possibile procedere alla ricostruzione 3D della scena: è tuttavia possibile confrontare un’immagine 2D con le diverse proiezioni possibili del modello 3D dell’oggetto da identificare (shape-based matching). In questo caso, l’algoritmo genera un modello di riferimento come insieme di proiezioni del modello 3D e lo confronta con l’immagine acquisita. La velocità di calcolo dipende dalle ampiezze dei range di posa e scalatura consentite e aumenta consi-

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precisione e il controllo di superfici ottiche. L’aspetto che li accomuna ai sensori a tempo di volo è la collinearità fra la direzione del fascio emesso da dispositivo e di quello riflesso dalla superficie e misurato dal dispositivo. Questa caratteristica li rende adatti all’ispezione di fori di piccolo diametro e di superfici caratterizzate da sottosquadri e variazioni rapide di forma, non misurabili dai sistemi a triangolazione. I sistemi coherent laser radar, infine, sfruttano un diodo laser per l’emissione della radiazione, ed effettuano la misura di distanza mediante tecniche d’interferometria e modulazione di lunghezza d’onda. In questi dispositivi viene sfruttata la possibilità di far interferire il fascio di riferimento e quello di misura all’interno della cavità laser (selfmixing), il che consente di ottenere dimensioni molto ridotte. La tecnologia è relativamente giovane ma molto promettente, specialmente per applicazioni di vibrometria.

Remo Sala, docente di misure e strumentazione industriale presso il Politecnico di Milano, ha dato il suo contributo nell’ambito dello stato dell’arte della visione artificiale per guida robot. Nel suo intervento egli ha messo in rilievo come, da un lato, l’introduzione dei robot negli anni ‘80 avesse messo a disposizione degli integratori di sistemi manipolatori completamente flessibili, e come tuttavia, dall’altro lato, questo incremento di flessibilità dei manipolatori non avesse permesso un incremento di flessibilità degli impianti. Infatti, in assenza di una sensoristica adeguata i robot continuavano a necessitare di pezzi posizionati e orientati in modo rigido: in altre parole, la flessibilità messa a disposizione dai robot era consumata dalla periferia. L’utilizzo di visione è stato indubbiamente un grosso passo in avanti verso la fruizione piena delle potenzialità dei robot.

La visione 2D è una soluzione affidabile tutte le volte in cui è possibile fare gestire un’area di presa costituita da un nastro su cui i pezzi arrivano

VISIONE ARTIFICIALE

derevolmente se la ricerca è limitata a parti planari.

Nella visione stereoscopica la medesima scena viene ripresa da almeno due posizioni diverse, utilizzando più telecamere oppure movimentando una telecamera mediante il robot: l’informazione 3D risultante è una nuvola di punti della scena, ottenuta ricercando le posizioni dei punti omologhi nelle diverse immagini. L’identificazione dell’oggetto è effettuata fra la nuvola di punti e il modello 3D del pezzo da cercare.

Quando si utilizzano sensori 3D si ottiene una misura 3D della scena completa (nuvola di punti), e il matching è ricercato analogamente al caso della visione stereoscopica. La varietà di sensoristica 3D a disposizione richiede un attento esame del problema di misura per scegliere il dispositivo adatto, per quanto riguarda sia le caratteristiche di risoluzione e intervallo di misura, sia per quanto riguarda le caratteristiche di riflettività e forma delle superfici.

Il progetto di un “buon” sistema di presa da cassone mostra dunque un certo numero di criticità, quali (i) la scelta dell’hardware, (ii) la configurazione del sistema di acquisizione, (iii) la scelta dell’ambiente di sviluppo e degli algoritmi/librerie per l’analisi.

Un aspetto particolarmente critico e mai abbastanza compreso è infine quello relativo all’implementazione della strategia di presa, onde evitare le collisioni fra la pinza e il cassone e fra la pinza e gli oggetti presenti nel cassone. Dunque, se da un lato la visione artificiale ha consentito un sensibile incremento della flessibilità di robot e macchine utensili, dall’altro è fondamentale comprenderne caratteristiche e limitazioni per un suo proficuo utilizzo: compito delle Università, dei centri di ricerca e, in generale, degli operatori del settore è quindi la promozione di una consapevole e approfondita cultura della visione.

Paolo Raschiatore, fondatore e amministratore delegato di Vision Device, ha presentato alcuni interessanti sistemi di visione progettati per applicazioni di controllo nel settore

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automotive. Fra essi, sono stati mostrati i sistemi chiavi in mano sviluppati per il controllo di qualità di ancorine d’iniettori, per il controllo di componenti di pompe freno, per il controllo di cuscinetti auto e avio, e per il controllo di camme. Il denominatore comune di queste applicazioni è lo sviluppo di macchine dedicate e molto sofisticate, nelle quali la tecnologia predominante è quella meccanica. Esse richiedono infatti la progettazione di sistemi meccanici che, benché di “supporto” rispetto ai dispositivi di visione dal punto di vista delle operazioni di misura, di fatto costituiscono il 70% del valore della macchina.

La tecnologia della visione non introduce elementi di particolare novità: telecamere, protocolli di comunicazione, ottiche e illuminatori sono scelti adeguatamente all’interno della vasta offerta di prodotti che il mercato è oggi in grado di offrire. Il software di misura implementa metodi di analisi che, pur con notevoli livelli di sofisticazione, rappresentano tecnologia matura e assestata.

Invece, la meccanica di supporto è l’elemento chiave ai fini della resa complessiva: un’adeguata progettazione consente la riduzione di parti in movimento, la realizzazione di molteplici controlli in tempi e spazi ridotti, e aumenta il livello di affidabilità e scalabilità del sistema complessivo.

Come l’Ing. Raschiatore ha sottolineato nel suo intervento, è tempo e ora che si comprenda come il termine meccatronica identifichi una tecnologia ibrida nella quale, a differenza del passato, la componente meccanica assume un ruolo predominante rispetto a quella elettronica e ottica. Questa situazione richiede a sua volta una significativa variazione del punto di vista da parte dei committenti: l’attitudine comune è infatti quella di costruire il sistema di visione attorno alla meccanica preesistente. Lo sviluppo di sistemi innovativi e avanzati deve invece andare nella direzione complementare: verso cioè la riprogettazione della periferia meccanica.

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VISIONE ARTIFICIALE

Fabio Rosi (Vea srl) ha mostrato un’applicazione di controllo di lavorazione a pressa: l’applicazione è estremamente complessa, poiché si è di fronte non a un semplice problema di controllo di pezzo lavorato, bensì a un controllo di processo. Nella fattispecie di un processo complesso. La complessità nasce dalle molte variabili che influenzano la lavorazione a pressa, fra cui la temperatura del materiale, le sue caratteristiche meccaniche, la variabilità legata al posizionamento del materiale sotto la pressa, il controllo in tempo reale della formatura del pezzo. L’insieme di queste variabili è nella pratica tenuto sotto controllo da personale molto esperto, la cui familiarità con il processo garantisce la qualità del controllo complessivo.

La sfida intrapresa è stata quella di realizzare attorno al sistema di visione un sistema che utilizza tecnologie d’intelligenza artificiale per controllare in modo adattativo il processo e per poter prendere decisioni inerenti i parametri del processo in modo sufficientemente simile alle decisioni che il personale esperto è in grado di prendere. Questo logica va verso la fusione di tecnologie di visione artificiale con tecnologie di “data mining”, che prevedono la realizzazione di sistemi decisionali esperti: in essi, i dati vei-

colati dal sistema di visione costituiscono solo una sottoclasse dell’insieme di dati necessari al sistema complessivo, quali, ad esempio, le informazioni che descrivono la fisica del processo e quelle che vengono dall’esperienza del personale.

Questo approccio ha in sé spiccate caratteristiche d’innovazione e, naturalmente, pone nuove sfide realizzative, per le quali è necessario mettere a frutto tutto il know-how acquisito fino a oggi.

D’altro canto, l’evoluzione sociale, politica ed economica alla quale assistiamo ci pone di fronte all’interrogativo fondamentale: cosa possiamo noi, vecchio continente, opporre ai paesi emergenti? Il nostro know-how, la capacità d’innovare, e di produrre con alti livelli qualitativi.

RIFERIMENTI Triangolazione: www.youtube.com/watch?v= F6Loard7b7I Structured light: www.youtube.com/watch?v= wryJeq3kdSg laser strip: www.youtube.com/watch?v= 9bZN79Ae2gs TOF: www.youtube.com/watch?v= lLDkwmF-14k Confocal: www.youtube.com/watch?v= AUgD5-5HvGA&list= PL00295C0319440893

I SERIALI MISURE E FIDATEZZA

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MISURE E FIDATEZZA M. Catelani 1, L. Cristaldi 2, M. Lazzaroni 3, L. Peretto 4, P. Rinaldi 4

Sistemi riparabili alcune definizioni

REPAIRABLE SYSTEMS For repairable devices, such as systems, sub-systems, etc., availability requirements have to be defined. Availability takes into account, in fact, not only the concept of reliability, extensively discussed in previous papers, but integrates this concept with information on the repair and restoration of the performed functions, with the activities associated to them. In other words, given a device, it is possible to estimate the fault status and, consequently, the related maintenance issues.

RIASSUNTO Per i dispositivi riparabili (sistemi, sotto-sistemi, ecc.), a integrazione dell’affidabilità, occorre definire anche i requisiti di disponibilità. La funzione di disponibilità prende in considerazione, infatti, non solo il concetto di affidabilità di cui abbiamo ampiamente parlato negli articoli precedenti, ma integra tale concetto con le informazioni sulla riparazione e il ripristino delle funzioni svolte, con le attività a esse associate. In altri termini, dato un dispositivo, è possibile valutare gli stati di guasto e di avaria e, di conseguenza, i relativi aspetti manutentivi.

INTRODUZIONE

Quando si prendono in esame sistemi o dispositivi riparabili, oltre alla funzione di affidabilità, viene definita anche quella di disponibilità. L’affidabilità è definita come “la probabilità che un dispositivo adempia a una specifica funzione fino a un determinato istante in prefissate condizioni d’impiego” [1-4].

Questo concetto non ammette pertanto interruzioni del servizio. Nel caso in cui, per esempio, sia prevista manutenzione, questa deve essere effettuata al di fuori del tempo di missione. Nel caso di sistemi riparabili la manutenzione rende il sistema non disponibile per il tempo necessario alla propria riparazione. Quindi la disponibilità implica che il sistema possa anche non funzionare per determinati periodi. La disponibilità è pertanto una funzione più generale, che considera sia l’affidabilità del sistema, sia gli aspetti manutentivi, quindi un “ripristinare la funzioni richiesta” dopo l’insorgenza di un guasto.

Le norme UNI 9910 e CEI 56-50 defi-

niscono la disponibilità (Availability) come l’attitudine di un’entità a essere in grado di svolgere una funzione in determinate condizioni a un dato istante, o durante un dato intervallo di tempo, supponendo che siano assicurati i mezzi esterni eventualmente necessari. Nel caso di dispositivi a funzionamento intermittente, la disponibilità di una macchina può essere definita come la percentuale di tempo, rispetto al tempo totale, in cui è richiesto il funzionamento stesso della macchina.

IL TEMPO MEDIO AL RIPRISTINO: MEAN TIME TO REPAIR/RESTORE (MTTR)

Una proprietà dei sistemi riparabili è la Manutenibilità, ovvero la loro attitudine, in assegnate condizioni di utilizzazione, a essere mantenuti o riportati in uno stato nel quale essi possono svolgere le funzioni richieste (quando la manutenzione è eseguita nelle condizioni date con procedure e mezzi prescritti). Da un punto di vista quantitativo, la manutenibilità è la probabilità, spesso indicata con M(t), che il sistema malfunzionante possa essere riportato al suo corretto funzionamento entro il periodo t. È strettamente correlata con la disponibilità: tanto più breve è l’intervallo di ripristino del corretto funzionamento, tanto più elevata sarà la probabilità di trovare il sistema funzionante in un dato istante. In corrispondenza del suo valore estremo, M(0) = 1, il sistema in oggetto sarà sempre disponibile. In analogia a MTTF (Mean Time To Failure), che caratterizza i dispositivi non riparabili, si fa riferimento a funzioni analoghe a quelle già definite per l’affidabilità per i sistemi riparabili. L’insieme di tali funzioni prende il nome di funzioni di manutenibilità, secondo quanto riportato sinteticamente in Tab. 1.

Una valutazione di MTTR è data da: MTTR =

∑ t i ⋅ g( t i ) ⋅ ∆t i

(1)

i

con il significato dei simboli indicato nel seguito. Per tali funzioni valgono relazioni formalmente identiche a quelle dell’affidabilità; perciò, indicando con t = 0 l’istante al quale si è

Nel caso di componenti riparabili diventa fondamentale il parametro che esprime il tempo medio che inter1 Università degli Studi di Firenze corre tra l’insorgenza di un guasto e il 2 Politecnico di Milano completamento della sua riparazione (ripristino); esso viene solitamente 3 Università degli Studi di Milano detto “Mean Time To Repair/ 4 Università degli Studi di Bologna massimo.lazzaroni@unimi.it Restore (MTTR)”.

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I SERIALI MISURE E FIDATEZZA

Tabella 1 – Analogia tra le funzioni di manutenibilità e le funzioni di affidabilità

Funzioni di manutenibilità

Analoghe funzioni affidabilistiche

g(t)

Densità di probabilità di riparazione normale

f(t)

Distribuzione probabilità di guasto

M(t)

Probabilità di riparazione (manutenibilità)

F(t)

Inaffidabilità

N(t)

Probabilità di non riparazione

R(t)

Affidabilità

µ(t)

Tasso di riparazione (istantaneo)

λ(t)

Tasso di guasto istantaneo

verificato il guasto, si ha: g(t)⋅∆t probabilità che la riparazione termini nell’intervallo [t, t+∆t] M(t) probabilità che la riparazione termini nell’intervallo [0, t] µ(t)⋅∆t probabilità che la riparazione termini nell’intervallo [t, t+∆t] condizionata al non completamento al tempo t.

Se il tasso di riparazione µ(t) = costante, risulta: MTTR =

1 µ

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(2)

Altro parametro assai importante è il Tempo medio tra guasti: Mean Time Between Failures (MTBF). Il tempo medio tra i guasti (MTBF) può essere definito in due modi: nel primo modo MTBF è l’MTTFS dei dispositivi riparabili (dove S indica che è il parametro è definito per il Sistema); nel secondo modo l’MTBF è la somma del tempo medio fino al guasto MTTFS del dispositivo e del suo tempo medio di riparazione/ripristino MTTR. Talvolta può apparire più logico utiliz-

zare la seconda definizione perché, così facendo, si mantiene la stessa terminologia per MTTF indipendentemente dal fatto che il dispositivo sia riparabile o meno, considerando l’uno come estensione teorica dell’altro.

In Fig. 1 sono mostrate graficamente le differenze fra le due definizioni di MTBF.

Figura 1 – Definizioni per MTBF

N. 02ƒ ;2013 La rappresentazione di Fig. 2 illustra una scomposizione del tempo sia di funzionamento, sia di guasto negli elementi temporali su cui è basata l’analisi della disponibilità.

può presentare valori elevati di disponibilità nonostante frequenti, ma brevi, periodi di malfunzionamento. La disponibilità è una buona misura per caratterizzare i sistemi in cui sono accettabili malfunzionamenti, purché nella maggior parte delle circostanze il sistema funzioni in modo corretto. Una definizione matematica della disponibilità A (Availability) è: A=

UpTime UpTime = TotalTime UpTime + DownTime

(3)

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LA DISPONIBILITÀ NEL CICLO DI VITA DEL PRODOTTO

I SERIALI MISURE E FIDATEZZA

La disponibilità stazionaria, o più semplicemente “disponibilità”, è il valore limite (t → infinito) di un’altra grandezza (variabile) che prende il nome di “disponibilità istantanea” A(t); tale grandezza rappresenta la disponibilità media, a priori, stimata su un tempo t. La disponibilità istantanea ha un andamento che dipende dalla condizione iniziale (all’istante t = 0 il sistema può essere “funzionante” o “guasto”); in ogni caso il valore limite A(t → infinito) è sempre A. CONCLUSIONI

Figura 2 – Scomposizione del tempo di un sistema riparabile. Legenda. TT: Total Time, il tempo totale di utilizzo, Up Time: Tempo di funzionamento, Down Time: Tempo di non funzionamento, OT Operating time: parte dell’up time in cui si ha effettivo esercizio, ST Stand-by Time: parte dell’up time durante il quale si attende l’inizio di missione, non è effettivo esercizio ma il sistema è assunto come operante, TMT Total Maintenance Time: Tempo totale di manutenzione, ALDT Administrative and Logistic Down Time: Tempo speso in attesa di ricambi e personale per la manutenzione, TCM Total corrective maintenance: Tempo totale di manutenzione correttiva, TPM Total preventive Maintenance: Tempo Totale di manutenzione preventiva

In figura, le lettere “C” e “P” rappresentano rispettivamente i periodi di tempo attribuiti rispettivamente alla manutenzione correttiva (cioè manutenzione che viene eseguita solo dopo che il sistema si è guastato) e preventiva (cioè manutenzione che viene eseguita prima che il sistema si guasti), spesi in attesa di risorse necessarie all’espletamento della manutenzione.

La disponibilità rappresenta dunque la probabilità di essere in grado di funzionare correttamente al momento in cui il funzionamento è richiesto, cioè non fino a un determinato istante (che richiama piuttosto il concetto di affidabilità) ma in un determinato istante, indipendentemente da eventuali guasti occorsi in precedenza e poi riparati.

Questo concetto implica pertanto che il dispositivo possa risultare non funzionante in determinati istanti. Un sistema

L’attuale valutazione della disponibilità viene effettuata sostituendo agli elementi temporali altri parametri che realizzano le grandezze interessate.

Si hanno così formulazioni differenti, mirate a visualizzare obiettivi specifici. Sotto certe condizioni è necessario definire la disponibilità di un sistema riparabile con riguardo solo al tempo di esercizio e alla manutenzione correttiva: ecco che la disponibilità così definita, anche detta disponibilità intrinseca (o stazionaria) (Inherent availability) assume la forma:

Nell’ambito dei sistemi/componenti riparabili, il guasto rappresenta dunque solo uno dei momenti tipici della vita utile, al quale seguono intervalli di funzionamento e di non funzionamento che sono oggetto degli studi relativi alla disponibilità. L’esigenza di ridurre al minimo l’indisponibilità che deriva sia dal guasto sia dalla riparazione sta spingendo verso l’adozione di politiche e tecniche di manutenzione sempre più sofisticate e integrate.

BIBLIOGRAFIA

MTTF MTTF A= = MTTF + MTTR MTBF

(4)

In queste condizioni ideali sono trascurati i tempi di attesa e quelli associati alla manutenzione preventiva (MTTR è quindi calcolato considerando solo i tempi di manutenzione correttiva). Tale grandezza (adimensionale e compresa tra 0 e 1) assume un doppio significato: • a posteriori, quello di “efficienza” di un sistema per il quale sono stati rilevati i parametri MTTF, MTTR, MTBF; • istantaneamente, quello di probabilità che il sistema sia disponibile (quindi non in riparazione). Ovviamente il complemento a 1 della disponibilità assume la denominazione di “indisponibilità” U (Unavailability): U = 1− A =

MTTR MTTF + MTTR

(5)

1. Lazzaroni, L. Cristaldi, L. Peretto, P. Rinaldi and M. Catelani, Reliability Engineering: Basic Concepts and Applications in ICT, Springer, ISBN 978-3-642-20982-6, e-ISBN 978-3642-20983-3, DOI 10.1007/978-3642-20983-3, 2011 Springer-Verlag, Berlin Heidelberg.

2. M. Catelani, L. Cristaldi, M. Lazzaroni, L. Peretto, P. Rinaldi, “L’affidabilità nella moderna progettazione: un elemento competitivo che collega sicurezza e certificazione”, Collana I quaderni del GMEE, Vol. 1 Editore: A&T, Torino, 2008, ISBN 88-90314907, ISBN13: 9788890314902.

3. A. Birolini: Reliability Engineering – Theory and Practice. Springer, Heidelberg, 6 Ed., 2010, ISBN: 978-3642-14951-1.

4. R. Bellington, R. N. Allan: “Reliability Evaluation of Engineering Systems” – Plenum Press, NY, 1996, ISBN: 0306452596, ISBN-13: 9780-306-45259-8.

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I SERIALI MISURE E FIDATEZZA

Marcantonio Catelani è Professore Ordinario di Misure Elettriche ed Elettroniche presso il Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università di Firenze.

La sua attività di ricerca si svolge prevalentemente nei settori dell’Affidabilità, della diagnostica e qualificazione di componenti e sistemi, del controllo della qualità e del miglioramento dei processi. Fa parte del CT 56 – Affidabilità – del CEI ed è coordinatore di gruppi di ricerca, anche applicata, delle tematiche citate.

Loredana Cristaldi è Professore Associato di Misure Elettriche ed Elettroniche presso il Dipartimento di Elettrotecnica del Politecnico di Milano. La sua attività di ricerca è svolta principalmente nei campi delle misure di grandezze elettriche in regime distorto e dei metodi di misura per l’affidabilità, il monitoraggio e la diagnosi di sistemi industriali. Fa parte del CT 56 – Affidabilità – del CEI.

Lorenzo Peretto si è laureato in Ingegneria elettronica presso l’Università di Bologna. È attualmente docente di Affidabilità e Controllo Qualità e di Strumentazione Elettronica di Misura presso l’Università di Bologna e afferisce al Dipartimento di Ingegneria Elettrica. L’attività di ricerca riguarda misure e metodi per l’affidabilità in ambito elettronico, tecniche di progettazione per la manutenibilità, strumenti e metodi per la misura della Qualità dell’Energia Elettrica.

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Massimo Lazzaroni è Professore Associato di Misure Elettriche ed Elettroniche presso il Dipartimento di Fisica dell’Università degli Studi di Milano. La sua attività di ricerca è rivolta alle misure per le applicazioni industriali, per la diagnostica dei sistemi industriali, per l’Affidabilità e il Controllo della Qualità. Fa parte del CT 85/66 – Strumenti di misura delle grandezze elettromagnetiche Strumentazione di misura, di controllo e da laboratorio e del CT 56 – Affidabilità del CEI.

Paola Rinaldi si è laureata in Fisica presso l’Università degli Studi di Bologna. Ha conseguito il titolo di dottore di ricerca in Ingegneria Elettrotecnica presso la stessa Università.

Dal 2001 è ricercatore universitario nel settore delle Misure Elettriche ed Elettroniche presso il Dipartimento di Ingegneria dell’Energia Elettrica e dell’Informazione dell’Università degli Studi di Bologna.

I SERIALI CONFORMITÀ E AFFIDABILITÀ

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CONFORMITÀ E AFFIDABILITÀ Tommaso Miccoli

Dalla Conformità all’efficacia Parte 4 – Gestione del processo di misurazione

MANAGEMENT OF A MEASUREMENT PROCESS It often happens that the new standards, in particular those introducing original concepts with respect to current thinking, do not receive the same amount of appreciation as the amount of novelty that they bring in, and they are confined in a sort of limbo. According to my opinion, this is a consequence of several causes that can be all traced back to the lack of time for the necessary and due examinations and to the inertia of the cognitive process. We tend to be satisfied with what we are used to do because the “trouble” of the change leads to a preventive dissuasion.

The situation here depicted applies to the standard ISO 10012! Indeed in this document, where the point of view is moved from the single calibration, providing metrological traceability, to the measurement process, which is oriented toward the adequacy for use of the measuring instrumentation, an attempt was made to introduce a new systemic vision of the management of measurement instrumentation which actually resulted in a scarce application.

RIASSUNTO È frequente che l’avvento di nuove norme, soprattutto se queste introducono nuovi concetti rispetto al pensiero comune, non abbia un successo pari al livello d’innovazione introdotto, ed esse sono destinate a rimanere in un limbo applicativo. Le cause sono molteplici, ma tutte, a mio modo di vedere, possono essere ricondotte alla mancanza di tempo per i necessari e legittimi approfondimenti o a una inerzia cognitiva che fa sì che ci si accontenti di continuare a fare “quello che si è sempre fatto” preventivamente dissuasi dalla “fatica” che il cambiamento inevitabilmente comporta.

Anche per la norma ISO 10012 è successa lo stessa cosa! Infatti questo documento, spostando l’ottica dalla singola operazione di taratura, che fornisce la riferibilità metrologica, al processo di misurazione, orientato, invece, sull’adeguatezza all’uso dell’apparecchiatura, ha cercato d’introdurre una visione sistemica nella gestione delle apparecchiature, con scarsi successi applicativi.

SEMPRE RICHIAMATA, POCO CONOSCIUTA, QUASI MAI APPLICATA! LA UNI EN ISO 10012:2004

Questo è il titolo di un breve saggio di circa 60 pagine che nel 2010 ho redatto collaborando con un collega chimico, con lo scopo di fornire esempi applicativi della norma UNI EN ISO 10012:2004: Sistemi di gestione della misurazione: Requisiti per i processi e le apparecchiature di misurazione, nel contesto delle misure effettuate presso i Laboratori di prova.

Le misurazioni, in genere, sono esclusi-

La ISO 10012, al di là della descrizione dei requisiti da considerare nell’impostazione di un sistema di gestione di misurazione coerente con tutti gli altri Sistemi di Gestione conosciuti, introduce sostanzialmente due concetti che sono d’importanza fondamentale nella sua applicazione, e precisamente: 1. Il processo di misurazione ha inizio con la definizione delle esigenze di misurazione e si conclude con l’analisi statistica dei dati derivanti dalle conferme metrologiche eseguite nel tempo; 2. La gestione dell’intervallo di conferma metrologica come elemento direttamente connesso con il rischio che l’apparecchiatura non sia in corretto stato di conferma metrologica nel momento del suo utilizzo.

IL PROCESSO DI CONFERMA METROLOGICA

Come tutti i processi, anche quello di conferma metrologica risponde alle regole generali di gestione di un processo, che vedono l’identificazione del perimetro di azione (inizio, fine e interazioni), la definizione degli input e la precisa identificazione degli output in relazione agli scopi e utilizzi previsti.

Quindi un processo di conferma non dovrebbe mai iniziare dalla taratura, in quanto una apparecchiatura potrebbe essere correttamente tarata ma non idonea alle esigenze di misurazione per uno specifico scopo.

Il processo di conferma metrologica ha come obiettivo principale quello di garantire l’adeguatezza dell’apparecchiatura di misurazione all’utilizzo previsto, ad esempio, da un metodo di prova, da una caratteristica di un prodotto, dall’ambiente, ecc., qualora lo

va proprietà del mondo tecnico che, di fronte a una norma che implica il soddisfacimento di requisiti gestionali, ha trovato poco rilevante il suo utilizzo nella gestione delle apparecchiature. In conseguenza, si è continuato a operare nel modo di sempre, ossia considerando valida la sola equazione “apparecchiatura di misura = taratura”; talvolta è implicita una “manciata” di verifiche intermedie, definite con i criteri più disparati e la frequenza di taratura, se non imposta da una norma o da una legge, deriva da un responso aleatorio, quasi fosse uscito da una tiemme@protec.it sfera di cristallo.

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I SERIALI CONFORMITÀ E AFFIDABILITÀ

NEWS

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stato dell’apparecchiatura stessa ne influenzi i risultati. Un’apparecchiatura di misurazione può ritenersi adeguata quando, note le sue caratteristiche di misurazione (CMA), attraverso l’effettuazione di un processo di conferma metrologica, si dà evidenza che soddisfa i requisiti metrologici richiesti (RMC). Dal confronto tra CMA ed RMC deriva che l’apparecchiatura può essere confermata metrologicamente (confronto positivo), oppure dichiarata non confermata (confronto negativo) per tutti o parte dei requisiti metrologici e, conseguentemente, non idonea per lo scopo previsto.

In quest’ottica, la taratura è un processo contenuto all’interno del processo di conferma metrologica, e il suo output è costituito dalla riferibilità metrologica dell’apparecchiatura riportata in un rapporto/certificato di taratura dal quale vengono desunti i due parametri

NUOVO CALIBRATORE DIGITALE PORTATILE

Il calibratore digitale 9110D di vibrazione portatile è il nuovo prodotto della serie 9100 unità portatili della TMS, una società del Gruppo PCB Piezotronics.

Il 9110D si distingue con nuove funzionalità che consentono agli utenti di

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un processo, è necessario identificare le variabili dominanti Figura 1 – Processo di conferma metrologica mediante taratura del processo in esame, necessari allo scopo, ossia gli scosta- conoscerne la variabilità, fissare i limiti menti e le incertezze di misura della entro cui tale variabilità consente di taratura. Vedasi in sintesi quanto riepi- avere risultati accettabili e monitorarne logato in Fig. 1. gli andamenti nel tempo, per acquisire le conoscenze per una governabilità sempre più efficace ed efficiente.

CARATTERISTICHE METROLOGICHE Anche per il processo di conferma SIGNIFICATIVE, metrologica vale questa regola generaLIMITI DI ACCETTABILITÀ le e quindi occorrerà identificare la/le E CONTROLLO STATISTICO caratteristiche metrologiche significative DELLA CAPACITÀ DEL PROCESSO rappresentative del mantenimento del corretto stato di conferma metrologica In generale, per tenere sotto controllo dell’apparecchiatura nel tempo, dopo fare quel passo in più sulla taratura portatile, ivi compresa la generazione di un certificato di taratura ISO 17025-compatibile.

Il calibratore 9110D Digital Portable Vibration è compatto, alimentato a batteria ed è una fonte completamente autonoma di riferimento per le vibrazioni; esso può essere convenientemente utilizzato per tarare i singoli sensori, interruttori di vibrazioni e trasduttori di spostamento.

I dati raccolti consentono di convalidare il canale misura, ma anche l’intera catena di monitoraggio o di registrazione.

Progettato per l’uso in situ, anche su impianto di produzione, l’unità calcola e visualizza la sensibilità del sensore di prova sullo schermo di lettura in tempo reale. Ha anche, built-in, l’ingresso ICP® per comuni accelerometri piezoelettrici, e può salvare fino a 500 record di calibrazione direttamente nella memoria interna dell’unità. Gli utenti possono copiare i record su flash drive USB (incluso) come una comune cartella di lavoro. La generazione di rapporti tramite la porta USB dell’unità risulta essere molto semplice. I dati di calibrazione salvati vengono poi trasferiti su un computer in cui l’utente può facilmente generare e stampare un certificato di calibrazione ISO personalizzabile e con-

forme alla norma ISO 17025. Questo prodotto offre una eccellente stabilità per la taratura delle vibrazioni con intervallo esteso da 7 Hz (420 CPM) a 10 kHz (600.000 CPM) come gamma di frequenza, mentre le ampiezze sono fino a 20 g pk (196 m/s2).

Il 9110D è dotato di un accelerometro integrato (di riferimento) al quarzo, assoluta precisione e regolazione automatica del livello di vibrazione, il tutto alloggiato in una robusta Pelican® Storm Case. Il 9110D è sempre pronto all’utilizzo sui siti di prova industriali, consapevoli di portare con voi sul campo l’accuratezza di uno strumento da laboratorio.

Con sede a Cincinnati (Ohio, USA), la TMS è una società del Gruppo PCB Piezotronics che produce prodotti per test strutturali, shaker elettrodinamici per vibrazione, sistemi di taratura per accelerometri, microfoni e pressioni, sistemi di collaudo non distruttivi per una varietà di industrie e di laboratori di prova nazionali.

Per un elenco completo dei prodotti TMS e specifiche schede tecniche: www.modalshop.com Per maggiori informazioni, interpellare la filiale italiana di PCB Piezotronics: www.pcbpiezotronics.it

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logica sotto controllo statistico, occorre però che siano state rimosse tutte le cause identificabili di variabilità, e che sia stata raggiunta una variabilità naturale del processo monitorata ed esaminata attraverso la lettura delle carte di controllo X – R (norma UNI ISO 8258:2004 – carte di controllo di Shewart).

Gli indici di qualità di un processo più comunemente usati sono: – l’indice di potenzialità del processo (Cp, process capability) definito come il rapporto tra la differenza dei limiti di specifica e 6 volte lo scarto tipo del processo (Cp= (LSS-LSI)/6σ); – l’indice di prestazione del processo (Cpk, shifted capability index) definito come la prestazione effettiva del processo in quanto indica lo spostamento della media dei valori misurati rispetto al valore nominale, perché è un indice unilaterale rispetto al limite più vicino alla media (Cpk= min [LSS-µ/3σ; µ-LSI/3σ].

La relazione tra Cp e Cpk ha significato solo nel caso di distribuzione normale e specifica simmetrica. Quando il valore della media dei valori misurati è deviato rispetto al valore nominale, vale sempre la relazione Cp ≥ Cpk. Cp sarà uguale a Cpk solo nel caso in cui si ha un valore di specifica simmetrica, e la media dei valori rilevati del processo in esame, centrati sul valore nominale. Si rimanda alla lettura di specifici testi sul controllo statistico di processo per l’approfondimento sull’argomento.

Il valore maggiore di 1 di Cp è considerato accettabile in quanto la variabilità del processo è inferiore a quella ammessa dalle specifiche. Tuttavia si potrebbero avere dati fuori limite se il processo non fosse centrato. In genere si considera capace un processo in cui il valore di Cp=Cpk ≥1,33. Infatti un indice di 1,33 significa che la differenza tra la media m e il limite di tolleranza è 4sigma (dato che 1,33 è 4/3). Con un Cp e Cpk pari a tale valore, il 99,994% dei dati cade all’interno delle specifiche.

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aver eliminato le cause di errori sistematici e ricondotto il processo entro i limiti della sua variabilità naturale.

L’importanza di una corretta gestione delle carte di controllo è, da questo punto di vista, fondamentale al fine di dare evidenza che il processo, oggetto della nostra osservazione, è sotto controllo o meno. Appare fuori discussione il beneficio di tale approccio, che consente di governare con valutazioni statistiche un processo quando sono presenti cause identificabili di variabilità.

Purtroppo, il numero di dati disponibile non è sempre sufficiente per un’elaborazione statistica robusta: quindi è di fondamentale importanza definire accuratamente i limiti di variabilità del processo di verifica della caratteristica ritenuta rappresentativamente significativa del corretto stato di conferma metrologica dell’apparecchiatura sotto osservazione. Nei casi in cui è il metodo di prova stesso che definisce i limiti di accettabilità delle tarature e delle conferme metrologiche, è gioco forza fare riferimento a questi valori ”guida” e, nei casi in cui il risultato dovesse essere fuori dai limiti di controllo, si dovrà intervenire sulla causa riportando la misurazione entro i limiti di accettabilità.

Avendo a disposizione, invece, un numero sufficientemente elevato di dati relativi al controllo della caratteristica metrologica “guida”, si è in grado di poter avviare un processo di eliminazione sistematica delle cause che originano controlli fuori limite riconducendo il processo entro i limiti della sua variabilità naturale. In tal modo è possibile ottenere un continuo e costante miglioramento finalizzato alla rimozione delle situazioni anomale, e a riportare/mantenere il processo stesso sotto controllo statistico. (Punto 8 pagg. 11-12 della norma UNI ISO 8258:2004 – carte di controllo di Shewart).

Il vantaggio di avere il processo sotto controllo statistico è che esso diventa predicibile, con conseguente preventiva valutazione della sua capacità di soddisfare le specifiche e quindi, in termini pratici, di poter diminuire i controlli che portano sempre e comunque a un allungamento dei tempi di prova. Per poter parlare di processo di conferma metro-

I SERIALI CONFORMITÀ E AFFIDABILITÀ

Con riferimento a quanto visto finora, tuttavia, non sempre l’obiettivo può essere quello di ottenere indici di performance più elevati; occorre infatti effettuare una valutazione complessiva dell’intero processo in esame al fine di verificare l’incidenza della fase di misura sull’incertezza composta e decidere, di conseguenza, in che misura quest’attività di miglioramento sia economicamente conveniente. In questo caso diventa prioritario rispondere alla domanda se, o fino a che punto, si può assumere il rischio che il mancato controllo del sistema di misura, verificato mediante la modalità associata alla capacità di processo, produca risultati inattendibili e quindi da rigettare.

CONFERMA METROLOGICA MEDIANTE L’ATTIVITÀ DI VERIFICA

Il controllo dell’andamento della caratteristica metrologica significativa consente di monitorare nel tempo la stabilità del comportamento dell’apparecchiatura dal punto di vista del mantenimento del corretto stato di riferibilità metrologica. Tale attività è effettuata mediante una verifica periodica del valore di questa grandezza, valutandone la sua distribuzione su una carta di controllo X-R. Se dall’andamento di tale distribuzione si può dimostrare che la sua variabilità evidenzia una situazione di controllo statistico di processo, si potrebbe continuare a confermare metrologicamente l’apparecchiatura solo con le verifiche intermedie. Se invece tale condizione non si realizza, si può comunque aumentare l’intervallo di frequenza della conferma metrologica mediante una taratura in ragione del rischio che è possibile assumere in relazione alla criticità delle misure e all’im-

Figura 2 – Controllo statistico di processo

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Figura 3 – Processo di conferma metrologica mediante verifica Intermedia

patto che queste hanno nella valutazione della conformità.

In Fig. 3 è rappresentato sinteticamente il processo di conferma metrologica realizzato mediante la verifica del mantenimento del corretto stato di riferibilità metrologica associato alla Caratteristica Metrologica Significativa (CMS) e ai suoi limiti di variabilità.

Dalla figura presentata e da quanto enunciato sembrerebbe evidente la presenza di un conflitto normativo tra la richiesta, ad esempio della norma ISO/IEC 17025 che prevede la definizione preventiva di un intervallo di taratura, e invece il continuare a confermare metrologicamente l’apparecchiatura solo con attività di verifica a condizione che si sia in presenza di controllo statistico di processo. In realtà, a parere dell’autore, vi sono due aspetti da considerare che annullano nella sostanza tale conflitto apparente: – l’armonizzazione semantica tra i termini utilizzati nelle varie norme che trattano l’argomento, nello specifico la ISO 10012 che prevede un riesame periodico del sistema di misurazione e la norma ISO/IEC 17025 che invece richiede una taratura periodica; – l’esclusione dal concetto di taratura di una fase preliminare di analisi di dati inerenti i risultati delle precedenti conferme metrologiche dell’apparecchiatura ottenute sia con attività di taratura sia con attività di verifica. Analisi dei dati che nella ISO 10012 rappresenta il perimetro finale del processo di conferma.

Se si tengono in considerazione i due concetti sopra espressi, è possibile ipo-

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tizzare un parallelismo sincronizzato tra quanto richiesto dalla ISO/IEC 17025 in termini d’intervallo di taratura, e quanto invece proposto nella ISO 10012 come riesame periodico. Entrambe le norme richiedono un ciclo periodico globale e sistematico di verifica della corretta riferibilità metrologica dell’apparecchiatura, ma non è scontato che tale verifica debba obbligatoriamente portare a un’attività operativa di taratura.

Se dall’analisi dei dati emerge una situazione tale che il processo di misurazione è sotto controllo statistico, ciò sta a significare che il processo è capace, e che nel 99,994% soddisfa i requisiti richiesti. Qualora io procedessi in una situazione di questo tipo a effettuare la taratura, al risultato ottenuto, affetto dall’incertezza di taratura, normalmente è associato un intervallo di confidenza pari al 95%. In tale ipotesi,

quale delle due conferme è più performante? La prima, generata da una analisi statistica dei dati che confermano un processo di misurazione capace personalizzato per quella determinata apparecchiatura, in quell’utilizzo specifico e in quel preciso contesto, o la seconda derivata da un processo più generale di taratura? (vedi Fig. 4).

Per poter realizzare un’analisi statistica significativa (vedi carte di controllo di Shewart UNI ISO 8258:2004 pag. 13 Fig. 3, e pag. 16 punti 10.4 e 10.5) è scontato che si deve poter disporre di un numero di dati statisticamente significativo, ecco allora che il numero di verifiche intermedie da effettuarsi tra due successivi riesami deve garantire l’applicazione di quanto sopra descritto.

L’INTERVALLO DI CONFERMA METROLOGICO

A oggi, purtroppo, non sono disponibili metodologie semplici, sicure e poco costose che possano supportare adeguatamente un laboratorio nell’attività di garantire la definizione di una corretta frequenza nella verifica del corretto stato di conferma metrologica. L’approccio qualitativo proposto, ad esempio, dalla guida ILAC G24 dà generiche indicazioni sulla definizione dell’intervallo di conferma metrologica il quale dovrebbe essere definito prendendo in considerazione:

Figura 4 – Riesame periodico del sistema di misura e frequenza di taratura

N. 02ƒ ;2013 • le raccomandazioni fornite dal costruttore; • l’estensione, la frequenza e la severità di utilizzo dell’apparecchiatura; • l’influenza delle condizioni ambientali; • l’incertezza di misura richiesta; • gli errori massimi possibili (paragonati ad esempio con i requisiti cogenti); • i possibili aggiustamenti dell’apparecchiatura; • le influenze esterne sulla misura; • la disponibilità di dati relativi ad apparecchiature similari.

Per talune apparecchiature sono invece disponibili norme e/o linee guida che cercano di dare indicazioni quantitative sugli intervalli di taratura consigliati, come ad esempio nell’appendice D della guida EA 4/10.

Più in generale, per poter prendere decisioni sulle caratteristiche da tenere sotto controllo e sulle frequenze da utilizzare, occorrerebbe preventivamente valutare la criticità di tali caratteristiche e il relativo impatto sui risultati analitici finali. Tale attività, se condotta sistematicamente con un approccio metodologico, si configura come un’analisi di valutazione del rischio non oggetto del presente articolo.

Esiste un legame molto stretto tra gestione del rischio e gestione del processo di misurazione in considerazione del fatto che rappresenta una delle maggiori criticità presenti in un labo-

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I SERIALI CONFORMITÀ E AFFIDABILITÀ

misurazione rappresentano un processo critico in un laboratorio di prova, sia per il peso economico sia per la qualità dei risultati prodotti.

La pubblicazione della UNI EN ISO 10012:2004, spesso sottovalutata, e la soggettività con cui si affronta questa tematica principalmente derivata dalle esperienze e convinzioni personali maturate nel tempo, hanno portato a una reale disattenzione verso possibili nuovi approcci che potrebbero migliorare le esigenze di operatività concreta dei laboratori di prova. È per tale motivo che sarebbe importante aprire un tavolo di discussione tra utilizzatori, costruttori ed Enti di Accreditamento/Certificazione al fine di concordare alcune posizioni accettabili da parte di tutti nell’ottica comunque di garantire l’esecuzione di attività a valore aggiunto che abbiano un senso logico compiuto all’interno dell’intero processo di misurazione, siano economicamente sostenibili e migliorino complessivamente l’efficacia e l’efficienza delle prestazioni analitiche erogate dai laboratori di prova.

Solo in questo modo si può sperare di ridurre le possibili incomprensioni tra chi opera in tali processi, nella convinzione che le posizioni personali CONCLUSIONI siano spesso superate da un’evoluzione tecnologica e di pensiero in contiLa conferma metrologica e l’attività di nuo cambiamento che possa aiutare a taratura delle apparecchiature di vedere da nuove angolazioni concettuali i vecchi problemi. Non è forse questa la vera capacità di apprendere in un percorso di life long learning?

ratorio di prova. Gli elementi da valutare non sono solo quelli legati al rischio dell’esecuzione di un’attività di prova con un’apparecchiatura non in corretto stato di conferma metrologica (rischio operativo), ma anche il tipo di utilizzo che il cliente farà dei dati generati dal processo di misurazione.

Alla luce di tali considerazioni, le classi di rischio possono avere un impatto significativo sui rischi strategici, sui rischi legati a contratti, norme e regolamenti, sui rischi di perdita d’immagine, sui rischi finanziari, ecc..

Chi conosce la filosofia di fondo del Sistema di Accreditamento sa benissimo che la credibilità di una Organizzazione passa attraverso la capacità di adottare misure preventive finalizzate ad assicurare prestazioni compatibili con le esigenze dei propri clienti.

Nella Fig. 5 si riporta una tabella sintetica di comparazione tra i metodi per la determinazione dell’intervallo di conferma metrologica previsti nel documento ILAC G24, lasciando al lettore un eventuale approfondimento sul tema mediante nella lettura diretta della guida suddetta.

Tommaso Miccoli Laureato in Scienze Strategiche e Scienze Politiche è amministratore della Tiemme Sistemi Sas. Membro fondatore del network Kosmosnet. Si occupa della Progettazione, Sviluppo e Ottimizzazione di Processi Organizzativi e di Supporto alla definizione di Strategie e ottimizzazione dei Sistemi di Governance. Lead Auditor Certificato di Sistemi di Gestione. Collabora con Accredia in qualità di Ispettore di Sistema dal 1998.

Figura 5 – Metodi riportati nella ILAC G24 per la definizione degli intervalli di conferma metrologica

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NEWS

IL PREMIO HBM 2013 PER L’ACQUISIZIONE DATI DI MISURA I tre lavori vincitori premiati ad Affidabilità & Tecnologie 2013

HBM, leader internazionale negli strumenti e sistemi di misurazione, allo scopo di contribuire ancora più concretamente all’innovazione competitiva delle industrie e degli enti di ricerca italiani ha chiamato a raccolta tutti coloro i quali abbiano sviluppato idee significative o maturato esperienze applicative di successo, nell’ambito dell’acquisizione dati di misura.

Siamo molto soddisfatti del numero e soprattutto del livello contenutistico dei lavori ricevuti, tutti molto interessanti. Fra tutti i contributi pervenuti, la giuria ha scelto il vincitore e i successivi due classificati, che sono stati premiati ufficialmente il 18 aprile 2013, presso lo stand HBM all’interno della settima edizione di AFFIDABILITÁ & TECNOLOGIE Torino, Lingotto Fiere, la manifestazione italiana dedicata a metodi, strumenti e tecnologie per l’Innovazione Competitiva.

Il vincitore del 1° premio si è aggiudicato l’innovativo sistema di acquisizione dati espressoDAQ 1-DQ430-START-PAK, mentre il 2° e 3° classificati hanno vinto la partecipazione gratuita al seminario tecnico “Il modo pratico per determinare l’incertezza di misura” che si terrà nei giorni 8 e 9 ottobre 2013 presso la filiale italiana di HBM a Milano. A tutti i premiati, inoltre, è stato omaggiato l’abbonamento annuale alla rivista “TUTTO_MISURE”.

1° CLASSIFICATO Progetto: “Acquisizione dati da fotosensori per la realizzazione di un sistema in fibra ottica per la misura del flusso durante la ventilazione polmonare neonataGianluca Marengo (HBM Italia) le” consegna il primo premio a Luigi Battista Candidato: Ing. Luigi Battista Ente: Università degli Studi Roma Tre Articolo pubblicato su questo numero a pag. 107 2° CLASSIFICATO Progetto: “Misure estensimetriche in Biomeccanica” Candidato: Prof. Ing. Luca Cristofolini Ente: Dipartimento di Ingegneria Industriale, Università di Bologna 3° CLASSIFICATO Progetto: “Monitoraggio del quadro fessurativo della volta della chiesa adiacente gli Appartamenti Reali del Borgo Castello della Mandria” Candidato: p.i. Vincenzo Di Vasto Ente: Dipartimento di Ingegneria Strutturale, Edile e Geotecnica, Politecnico di Torino

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LABO-SYSTEM di TORINO rappresenta da oltre 20 anni il punto di riferimento nel settore degli accessori per strumenti di test, diagnostica e misura. La gamma di prodotti spazia dal semplice spinotto a banana 2-4 mm ai più recenti prodotti di

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ti a banana 4 mm e morsetti da pannello in CuTe dorati per misure Low E.M.F; inoltre cavi di misura speciali, pinze Kelvin di ogni tipo e dimensione!

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METROLOGIA LEGALE E FORENSE

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A cura dell’Avv. Veronica Scotti e dell’Avv. Fernando Figoni (veronica.scotti@gmail.com) www.avvocatoscotti.com

Il consulente tecnico d’ufficio: oneri e onori The technical expert involved in trials/cases: duties and honours

LEGAL AND FORENSIC METROLOGY This section intends to discuss the great changes on Legal Metrology after the application of the D.Lgs. 22/2007, the so-called MID directive. In particular, it provides information, tips and warnings to all “metric users” in need of organizations that can certify their metric instruments according to the Directive. This section is also devoted to enlightening aspects of ethical codes during forensic activities where measurements are involved.

Please send all your inquiries to Ms. Scotti or to the Director!

RIASSUNTO Questa rubrica intende discutere i significativi cambiamenti in tema di Metrologia Legale a seguito dell’entrata in vigore del D.Lgs. 22/2007, altrimenti detto Direttiva MID. In particolare, vuole fornire utili informazioni, consigli e ammonimenti a tutti gli “utenti Metrici” che si rivolgono per reperire informazioni su Enti e organizzazioni notificate per la certificazione del loro prodotto/strumento secondo la Direttiva. La rubrica tratta anche di aspetti etici correlati allo svolgimento di misurazioni legate ad attività in ambito forense (CTU, CTP). Scrivete all’Avv. Scotti o al Direttore, e verrete accontentati!

LA CONSULENZA TECNICA D’UFFICIO: INQUADRAMENTO

Nell’ambito di un giudizio, sia esso civile, penale o amministrativo, accade sempre più spesso che si renda necessario per il giudice, ai fini della piena comprensione dei fenomeni indagati, il ricorso a competenze tecniche che possono essere fornite solamente da soggetti particolarmente qualificati, ovvero specializzati in date materie (commercialista, ingegnere, geologo, grafologo e altri). Come già altre volte sottolineato, benché nel nostro ordinamento il giudice sia definito come peritus peritorum e abbia quindi pieni poteri anche in relazione a materie al medesimo estranee (quanto meno apparentemente estranee), i codici contemplano e disciplinano detto supporto tecnico, esterno rispetto al giudice, prevedendone limiti e regolamentazione.

Di fatto, l’organo giudicante decide,

in merito alla necessità o meno di una consulenza tecnica d’ufficio (CTU), in via del tutto autonoma, in base al proprio apprezzamento circa la vicenda, sebbene spesso accada che tale richiesta provenga dalle parti in causa che sollecitano la disposizione di una verifica qualificata destinata a fare chiarezza su elementi tecnici specialistici ignoti alla conoscenza comune.

In ossequio alla natura della consulenza tecnica d’ufficio quale strumento di ausilio per il giudice, rimane ferma la possibilità per quest’ultimo di controllare i risultati cui il consulente è pervenuto, e di non conformarsi alle sue conclusioni pur dovendone dare, in questo caso, adeguata motivazione [Cass., sez. I, 13/9/06 n. 19661] che non è invece necessaria quando il giudice condivida l’esito della consulenza [Cass., sez. III, 13.10.05, n. 19475].

Proprio perché si tratta di supporto qualificato per il giudice, la consulenza tecnica, normalmente, non

viene considerata un mezzo di prova vero e proprio, ma solo uno strumento di valutazione delle prove che le parti hanno già messo a disposizione del giudice nel processo (Piero Leanza (a cura di), Le prove civili, Torino, Giappichelli, 2012, p.

338-340). Ciò è vero solo in parte perché, quando l’attività del consulente si spinge oltre la pura valutazione e si trasforma in deduzione, ad esempio per la determinazione delle cause di un certo fenomeno fisico, le dichiarazioni del consulente si avvicinano molto al valore di prova (ivi, 340-341), superando in tale modo la natura stessa della consulenza e divenendo elemento probatorio in ordine alla fattispecie esaminata in giudizio, come si dirà brevemente in appresso.

Sotto il profilo rituale, una volta assunta la decisione di disporre una consulenza tecnica d’ufficio, il giudice decide la nomina del consulente tecnico (CTU)1, scegliendolo tra gli iscritti nelle liste del Tribunale e invitandolo a prestare giuramento 2. Il giuramento, che consiste nella presentazione dinanzi al giudice e nell’impegno ritualmente assunto con la formula “consapevole della responsabilità morale e giuridica che assumo nello svolgimento dell’incarico, mi impegno ad adempiere al mio ufficio senza altro scopo che quello di far conoscere la verità”, è atto dovuto del consulente il quale può, comunque, rifiutare l’incarico ricevuto se sussistono incompatibilità o altri elementi ostativi che il consulente ha l’obbligo di comunicare al giudice.

Successivamente a tale adempimento, il consulente diviene ausiliario del giudice e, come tale, assume lo status di pubblico ufficiale munito dei conseguenti poteri. Va però rilevato che spesso il giudice

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limita, al momento dell’assegnazione dell’incarico (soprattutto per quanto concerne il procedimento civile) l’ambito di attività del consulente, definendo i confini della liceità del suo operato. L’atto con cui l’incarico del consulente viene definito e contestualmente anche circoscritto è la formulazione del quesito cui lo stesso dovrà rispondere con la propria relazione. Il quesito risulta normalmente nel verbale dell’udienza in cui il consulente viene nominato.

LA CTU PERCIPIENTE E LA CTU DEDUCENTE

È prassi abbastanza comune nell’ambito giuridico di descrivere i poteri e l’ambito operativo del consulente con le due parole: “deducente” e “percipiente”. La contrapposizione riflette l’ambiguità che contrassegna il ruolo del consulente e la natura di prova della sua attività. La questione è piuttosto sottile perché, come si è detto, la CTU non è considerata un mezzo di prova vero e proprio, ma piuttosto uno strumento di valutazione dei fatti e delle eventuali prove già dedotti e allegati nel processo, anche se è possibile che il compito del consulente vada oltre la pura e semplice valutazione.

La giurisprudenza ci dice infatti che il giudice può affidare al consulente non solo l’incarico di valutare i fatti accertati o dati per esistenti (consulente deducente), ma anche quello di accertare i fatti stessi (consulente percipiente), e in tal caso, poiché la consulenza costituisce essa stessa fonte oggettiva di prova, è necessario e sufficiente che la parte

deduca il fatto che pone a fondamento del suo diritto e che il giudice ritenga che l’accertamento richieda specifiche cognizioni tecniche (Cass. Civ. sez. III, 23.2.06 n. 3990).

Il consulente deducente, quindi, è quello che più propriamente svolge il compito dell’ausiliario del giudice nel senso di valutare le prove esistenti, mentre quello percipiente deve accertare fatti non altrimenti accertabili.

Quest’ultimo inciso riveste una particolare importanza nel processo, perché la consulenza tecnica non può sostituire i poteri delle parti di far confluire nel processo i mezzi di prova che possono legittimamente e doverosamente utilizzare in modo tempestivo. È infatti principio assolutamente unanime che il CTU non possa fare da supplente alle parti che abbiano omesso di provare i fatti da loro dedotti (questo peraltro giustifica il divieto di consulenze puramente esplorative, ma questo è un problema che non riguarda il consulente, ma il giu-

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Una volta che abbia prestato il giuramento, il consulente deve predisporre la propria relazione al giudice, salvo che, per qualche motivo, non sia chiamato a rendere le proprie dichiarazioni al giudice stesso e alle parti in udienza (è questa la norma nel processo penale, come previsto nell’art.

511 c.p.p.).

NEWS

N. 02ƒ ; 2013

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METROLOGIA LEGALE E FORENSE

MISURA DELLA TEMPERATURA DEI CAMPIONI DURANTE I TEST D’INVECCHIAMENTO La temperatura del materiale sottoposto a prove d’invecchiamento è una delle cause primarie della sua degradazione. La misura della temperatura dei campioni durante i test d’invecchiamento accelerato fino a oggi risultava difficoltosa e richiedeva l’interruzione della prova.

URAI è lieta di annunciare l’introduzione dell’innovativa tecnologia S_T (Specimen Specific Surface Temperature) per i Weather Ometer serie Ci4000 della propria rappresentata ATLAS MTT. Il sistema utilizza un sensore a infrarossi per l’accurata rilevazione della temperatura superficiale del campione posto nella fascia centrale della giostra rotante.

A esso è abbinato un sistema auto-

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matico RFID per identificare e contrassegnare in maniera dinamica le rilevazioni effettuate. I valori di temperatura rilevati potranno poi essere resi disponibili sia sotto forma di tabella sia visualizzati in forma grafica sullo schermo touch screen dello strumento.

Tra le caratteristiche principali di questa innovazione citiamo: – possibilità di contrassegnare, con codici specifici, i vari campioni ai quali verranno accoppiate le rilevazioni di temperatura; – visualizzazione in “real-time” delle temperature superficiali dei campioni durante la loro esposizione; – esportabilità dei dati ai fogli di calcolo per successive analisi.

Parte essenziale del sistema S_T è il pirometro ottico che, fornito di certificato NIST, è ricalibrabile insitu senza necessità di rimuovere alcun componente. Ulteriore punto di forza di questo sistema è l’estrema versatilità d’impiego nelle più svariate condizioni di temperatura, umidità e irraggiamento.

Per ulteriori informazioni consultare il sito www.urai.it o inviare e-mail a piermario.fossati@urai.it

N. 02ƒ ;2013 TERZIETÀ DEL CTU E CONTRADDITTORIO DELLE OPERAZIONI

Il CTU deve essere terzo e imparziale in modo non dissimile dal giudice come richiesto dal suo ruolo di ausiliario. Anche il CTU può venire ricusato, cioè rifiutato dalle parti, con apposita istanza e può astenersi qualora ritenga di potere essere in una posizione non equidistante dalle parti (cfr. Cass. 22 luglio 2004, n. 13667).

Al principio della terzietà e imparzialità fa da sfondo in qualche modo il principio del contraddittorio, caratteristico di tutte le fasi del processo e quindi anche delle operazioni di valutazione delle prove.

Tale contraddittorio, nell’ambito della consulenza tecnica nel processo civile, si articola con lo strumento previsto dall’art. 87 c.p.c. ovvero con la nomina dei consulenti tecnici di parte (CTP).

I CTP hanno il compito di ausiliari del

difensore della parte, come il CTU lo è del giudice. A tale effetto, una volta che la loro nomina è stata portata a conoscenza del CTU o per menzione del nominativo al verbale dell’udienza o per comunicazione diretta (come è prassi piuttosto comune), a essi va comunicato ogni avviso riguardante le operazioni peritali.

Il ruolo del CTP risulta essere valorizzato nel processo civile con la Legge n. 69 del 18 Giugno 2009.

Secondo il nuovo testo dell’art. 195, il Giudice deve fissare i termini entro i quali: (i) il consulente deve trasmettere la bozza di relazione ai CTP; (ii) il termine entro il quale i CTP devono trasmettere al consulente le proprie osservazioni; e (iii) il termine entro il quale il consulente deve depositare in cancelleria il testo definitivo della relazione, le osservazioni formulate dalle parti e una sintetica valutazione sulle stesse.

Anche nel processo penale il contraddittorio è disciplinato dalla legge e in particolare dall’art. 225 c.p.p. che prevede la possibilità delle parti di nominare propri consulenti tecnici di parte, i poteri dei quali sono previsti dall’art. 230 c.p. (assistere al conferimento dell’incarico, presentare richieste, osservazioni e riserve, partecipare alle operazioni peritali, esaminare le relazioni, ecc.).

Da tale panorama normativo emerge quindi la necessità del rispetto, da parte del CTU, della dialettica processuale al fine di consentire alle parti processuali il diritto di difesa e di partecipazione al giudizio, in ossequio ai principi dettati in materia dalla Costituzione.

Gli adempimenti richiesti al CTU comportano, come è intuibile, una serie di responsabilità a carico del consulente in caso di loro violazione. Infatti non si può trascurare che, a seguito dell’accettazione dell’incarico, derivano obblighi specifici la cui inosservanza, a seconda dei casi, dà luogo a fattispecie penalmente rilevanti (quali falsa perizia, patrocinio infedele, esercizio abusivo della professione), sanzioni civili (risarcimento del danno) e discipli-

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dice che deve ammettere o meno la consulenza d’ufficio). L’art. 228 c.p., che disciplina i poteri del consulente nominato nel processo penale, dispone che lo stesso può essere autorizzato dal giudice a prendere visione degli atti, dei documenti e delle cose prodotti dalle parti dei quali la legge prevede l’acquisizione al fascicolo per il dibattimento.

Il CTU non può pertanto (in generale) acquisire documenti se non siano stati già ritualmente prodotti dalle parti e senza il consenso delle stesse (Cass. 19 agosto 2002, n. 231), pena la nullità della consulenza. L’unica deroga a questo principio è quella per cui il CTU, in ragione del suo dovere di rispondere ai quesiti posti dal giudice, può acquisire documenti anche non prodotti dalle parti o chiedere informazioni a terzi, purché tali documenti e informazioni riguardino “fatti accessori rientranti nell’ambito strettamente tecnico della consulenza” e non anche fatti posti a base della domanda (Cass. Civ. 15 aprile 2002, n. 5422).

METROLOGIA LEGALE E FORENSE

nari, che costituiranno oggetto di successivo contributo.

Alla luce di quanto brevemente esposto, in considerazione della crescente importanza delle CTU nei diversi procedimenti giudiziari (sia civili che penali e amministrativi), nonché delle numerose norme previste per il corretto svolgimento dell’attività, nel rispetto dei principi d’imparzialità e in osservanza del principio del contraddittorio tra le parti processuali, pare sempre più concreta la necessità di una formazione latu sensu giuridica, anche solo di massima, per i soggetti che intendano prestare il loro servizio in ambito processuale allo scopo di fornire le indicazioni necessarie per una idonea e utile attività di consulenza in ambito processuale, nonché al fine di consentire la conoscenza delle potenziali conseguenze derivanti da una non conforme esecuzione dell’incarico, con l’indicazione di eventuali cautele adottabili.

Fernando Figoni, Avvocato in Piacenza, Dottore di Ricerca in diritto pubblico presso l’Università di Pavia e Membro della Camera Arbitrale presso la CCIAA di Piacenza.

NOTE 1

CTU costituisce acronimo sia della consulenza che del consulente tecnico d’ufficio ed è termine utilizzato in forma ambivalente.

2 Secondo quanto stabilito dall’art. 61 codice di procedura civile: “La scelta dei consulenti tecnici deve essere normalmente fatta tra le persone iscritte in albi speciali formati a norma delle disposizioni di attuazione al presente codice”. Ciò non preclude, in ogni caso, al giudice di scegliere consulenti non iscritti in albi qualora, in base al proprio prudente apprezzamento, lo ritenga opportuno.

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BURSTER COMPIE 20 ANNI La sensazione che provo nel guardarmi indietro è quella di un tempo trascorso velocemente, come fosse stato ieri, e invece sono passati 20 anni.

Nel novembre del 1993 stavamo uscendo dall’ennesima recessione economica e decidevo di percorrere questa nuova avventura aprendo burster Italia. Era stata una decisione più forzata dagli eventi che desiderata, ma alla fine si è dimostrata vincente. Devo un grazie particolare a Matthias Burster, che ha avuto fiducia in me, e a tutti i miei collaboratori, in primis mia nipote Elisa Azzola.

A quel tempo gli strumenti e i sensori burster erano poco conosciuti in Italia ma, grazie all’ottima qualità dei prodotti e alla mia fame di successo, partendo dal fatturato del primo anno di soli 100 milioni di lire abbiamo raggiunto in breve buoni risultati e, se non avessimo perso un’importante rappresentanza (la Staiger, per la quale producevamo il miglior risultato di vendite a livello mondiale), oggi potremmo vantare un fatturato

di oltre 6 milioni di euro.

Ma questa è la vita e devo dire che è proprio vero che “non tutti i mali vengono per nuocere”. Infatti non ho avuto difficoltà a sostituire i torsiometri e le presse elettriche di Staiger con le prestigiose Coretec (Japan) e Honeywell (USA). Questa sfida ci ha regalato già molte soddisfazioni e molte altre ce ne regalerà nel prossimo futuro.

In questi anni si sono succeduti molteplici avvenimenti, politici ed economici, molto negativi: tra questi, i più significativi sono stati l’attentato dell’11 settembre e la recente crisi finanziaria che tuttora perdura e ci preoccupa. Tutto questo ci ha costretto ad aumentare i nostri sforzi per fronteggiare le crisi, confermandoci oggi tra le aziende leader nel settore. L’altro fenomeno significativo per la nostra economia è stata la globalizzazione, che ha costretto molte aziende ad affrontare la concorrenza di paesi emergenti che godono di un costo del lavoro molto contenuto. Si sono salvate le aziende capaci di dare valore aggiunto ai propri prodotti, a livello di contenuti e di elevata qualità. Molte di queste aziende hanno inoltre adottato una politica di ricerca e sviluppo a lungo termine e ridotto il costo del lavoro aumentando l’efficienza, anche grazie alla meritocrazia.

Cosa dire del nostro settore e, più in generale, dell’Italia e degli italiani fin qui incontrati? Nel mondo dell’Università e della Ricerca abbiamo riscontrato una forte percentuale di persone scontente, a volte con scarse motivazioni; nel settore privato, a parte le grandi aziende, la ricerca è ancora considerata più un costo che un beneficio a lungo termine. Quindi è importante agire sulla leva della meritocrazia, soprattutto nel pubblico, e correggere l’errato approccio dei privati per la ricerca e il controllo di qualità. Questa considerazione penso si possa estendere a tutti i settori lavorativi. Se diamo per scontata la genialità italiana, la qualità di un prodotto o di un servizio è oggi più che mai la parola magica per avere successo.

Per raggiungere una buona qualità servono passione e strumenti adeguati. Non essere tirchi nell’investire in ricerca e sviluppo è una priorità e, mentre noi italiani siamo geniali nel progettare una macchina oppure un piatto di cibo speciale, qualche volta trascuriamo di approntare un buon controllo di qualità o d’impiegare la migliore materia prima. La passione nel lavoro, e quindi la soddisfazione che da esso ci può derivare, è anch’essa direttamente proporzionale al successo di un’impresa e la leva fondamentale per praticarla è la “meritocrazia”. Quanti errori si sono fatti e, purtroppo, si continuano a fare. Potremmo essere la nazione più bella e ricca del mondo ma, per miopia o meschini interessi momentanei e personali, non lo abbiamo ancora capito.

Politicamente ci stiamo finalmente avvicinando alle democrazie anglosassoni, ma la strada è ancora lunga, sia per disporre di politici e imprenditori geniali, affidabili e onesti, sia di un sindacato che faccia veramente l’interesse dei lavoratori.

Dal 2012 è entrato a far parte della famiglia di burster Italia mio figlio, Ing. Federico, che con l’esperienza lavorativa accumulata, in Italia e negli Stati Uniti, è già una colonna portante della nostra impresa.

Dare il massimo supporto prima della vendita cercando la migliore soluzione tecnica e, se necessario, un adeguato training dopo vendita, rimane il nostro motto.

A tutti i nostri migliori auspici per i prossimi vent’anni.

Alberto Acquati (Managing Director burster Italia)

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Rubrica a cura di Franco Docchio, Alfredo Cigada, Anna Spalla e Stefano Agosteo

Dalle Associazioni Universitarie di Misuristi

THE ITALIAN UNIVERSITY ASSOCIATIONS FOR MEASUREMENT This section groups all the significant information from the main University Associations in Measurement Science and Technology: GMEE (Electrical and Electronic Measurement), GMMT (Mechanical and Thermal Measurements), AUTEC (Cartography and Topography), and Nuclear Measurements.

RIASSUNTO Questa rubrica riassume i contributi e le notizie che provengono dalle maggiori Associazioni Universitarie che si occupano di scienza e tecnologia delle misure: il GMEE (Associazione Gruppo Misure Elettriche ed Elettroniche), il GMMT (Gruppo Misure meccaniche e Termiche), l’AUTEC (Associazione Universitari di Topografia e Cartografia) e il Gruppo di Misure Nucleari.

GMEE: CONSIGLIO DIRETTIVO DELL’ASSOCIAZIONE GMEE A MILANO POLITECNICO

Il Consiglio Direttivo del GMEE si è riunito il giorno 5 Aprile 2013 a Milano, presso la Sala Riunioni del Dipartimento di Elettrotecnica del Politecnico.

Tra le notizie d’interesse per i lettori, la comunicazione, da parte del Presidente Betta, che alla Presidenza dell’Istituto di Ricerca Metrologica (I.N.Ri.M.) di Torino si è insediato, per decreto del Ministro Profumo, un nuovo Commissario nella persona del Prof. Rodolfo Zich (Politecnico di Torino). Al Prof. Zich gli auguri di buon lavoro da parte della Rivista! Il Presidente ha poi ringraziato tutti i Soci del GMEE che hanno dato pronta testimonianza per il tragico e criminale atto doloso che ha colpito la Città della Scienza di Napoli.

Il GMEE ha una nuova Unità Operativa: il GUFPI-ISMA

L’Associazione GUFPI-ISMA (Gruppo Utenti Function Point Italia – Italian Software Metrics Association) ha chiesto al Consiglio di poter entrare nell’Associazione come Unità Operativa GMEE. Il GUFPIISMA è l’Associazione italiana per la promozione, la diffusione e lo sviluppo delle tecniche quantitative di misurazione del software, inclusi i metodi di misurazione della dimensione funzionale Function Point IFPUG e COSMIC (http://www. gufpi-isma.org). Contemporaneamente l’Associazione GMEE entrerà a far parte della GUPFI-ISMA.

UN’INTERESSANTE INIZIATIVA CRUI-FEDERUTILITY, D’INTERESSE PER SOCI GMEE E AZIENDE

Mario Savino, Politecnico di Bari Ormai vi è consapevolezza sempre più diffusa che si esce dalla crisi economica del nostro Paese attraverso non solo la concertazione tra imprese e sindacati, ma, anche e forse soprattutto, attraverso una più stretta collaborazione tra aziende e Università, che possa consentire ai prodotti e ai servizi di essere innovativi e quindi sempre più competitivi.

D’altra parte esistono diverse Direttive e Comunicazioni da parte dell’Unione Europea che sollecitano una più stretta cooperazione Università – imprese, al fine di garantire una migliore divulgazione e valorizzazione delle nuove conoscenze nell’economia e nella società, anche per il perseguimento degli obiettivi strategici fissati dal Consiglio europeo di Lisbona.

La Conferenza dei Rettori (CRUI), insieme con la sua Fondazione, è un organo con funzioni propositive, di consultazione e di raccordo del sistema universitario anche con il mondo esterno. Diverse sono le iniziative Sito web del GMEE della CRUI intraprese per sviluppare Il sito Web del GMEE (www.gmee.org) sinergie tra mondo universitario e è fase avanzata di aggiornamento, con nuova veste grafica. Oggi include anche il sito della Giornata della Misurazione. Si sta ultimando la pagina contenente i progetti di ricerca dei franco.docchio@ing.unibs.it Soci GMEE.

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grid deriva dalla considerazione che l’evoluzione della rete elettrica in linea con le tendenze mondiali richiederà il coinvolgimento di più soggetti in un processo che si svilupperà in diversi anni, oltre alla collaborazione delle strutture di ricerca operanti sul territorio nazionale. In particolare si sta già lavorando all’ingegnerizzazione e sperimentazione di nuove procedure, applicate alle architetture di rete.

Grande attesa riveste l’applicazione di nuove tecnologie riguardanti le fonti energetiche rinnovabili e le ICT, finalizzate al risparmio energetico, alla riduzione dei gas a effetto serra, oltre che a rispondere alle domande provenienti dalla rete e dal gestore. La presenza di una ge-

nerazione distribuita sulle reti elettriche in media e bassa tensione richiede, utilizzando una rete di trasmissione dati capillare e continuamente aggiornata, una differente e più efficiente gestione dei carichi sui singoli nodi di rete, che potrebbe contribuire a contenere le perdite di rete e a ottimizzare la distribuzione dell’energia.

Il GdL sulle misure è interessato soprattutto alle problematiche poste dalla Direttiva 2004/22/CE (MID) sui contatori dell’acqua, oltre che del gas e dell’energia elettrica, in particolare sulla necessità di verificare la validità metrica dei contatori (“bollo metrico”). Inoltre sono stati posti aspetti tecnici di funzionalità dei contatori d’acqua in ragione delle condizioni climatiche estreme che possono verificarsi in alcune aree geografiche del Paese.

Si è inoltre sottolineato come la Direttiva sull’efficienza degli usi finali dell’energia e i servizi energetici (2006/ 32/CE) auspichi una maggiore efficienza ottenibile tramite l’im-

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mondo delle imprese nei settori di comune interesse. La CRUI ha sottoscritto con Federutility (la Federazione delle aziende dei servizi pubblici locali – www.federutility.it) un accordo finalizzato allo sviluppo di specifici progetti di ricerca su perdite negli acquedotti, nuove tecnologie per la depurazione, sistemi di domotica per l’energia e il gas, sistemi innovativi di misura e di telecontrollo e tecnologie per lo smaltimento dei rifiuti. Per conseguire tali obiettivi sono stati costituiti gruppi di lavoro (GdL) tematici composti da rappresentanti di ognuno dei soggetti coinvolti (Università, Aziende Federutility e Imprese rappresentate da Anie e Anima) e ciò anche per creare le opportune sinergie volte a reperire finanziamenti nazionali e internazionali.

I GdL si sono già riuniti sia a Roma sia a Milano, anche alla presenza del Segretario Generale della CRUI, Rettore Paleari, e stanno svolgendo le prime istruttorie tecniche.

L’attenzione dei GdL sulle smart

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CONTINUA LA PARTNERSHIP SULL’INNOVAZIONE FRA HEXAGON E RED BULL TECHNOLOGY Hexagon Metrology ha recentemente rinnovato il contratto di Partnership sull’Innovazione con la Red Bull Technology, che si estende così fino alla fine del 2015 a conferma della forte cooperazione instaurata negli ultimi anni.

Partnership sull’Innovazione significa che i tecnici Red Bull Technology sono coinvolti non solo in quanto utilizzatori di sistemi Hexagon Metrology, ma partecipano attivamente anche in attività di ricerca, sviluppo e test di nuovi prodotti.

Entrambe le aziende trarranno grande vantaggio da questa cooperazione, essendo entrambe all’avanguardia nella tecnologia automobilistica.

Chris Charnley, Quality Manager di Infiniti Red Bull Racing, afferma: “Immettiamo costantemente massicce dosi di cambiamento nella nostra attività e operiamo con

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tempi estremamente stretti, ma pretendiamo il meglio nella qualità e precisione dei componenti. Hexagon Metrology ci offre la tecnologia e il supporto più avanzati per garantire che le operazioni di verifica si svolgano nel minor tempo possibile, nella completa fiducia della precisione e affidabilità dei risultati”.

Al Peasland, Responsabile delle Partnership Tecnologiche di Infiniti Red Bull Racing, aggiunge “Hexagon Metrology è un partner estremamente prezioso e il carattere essenziale dei loro prodotti e servizi li fa sentire realmente parte del nostro team. Condividono la nostra passione e offrono livelli eccezionali di supporto che sostanzialmente ci aiutano a restare competitivi” Il livello di assistenza al cliente che si aspetta il tre volte Campione del mondo

Costruttori e Piloti di Formula Uno è altissimo.

Chris parla della sua esperienza con i team di assistenza tecnica e applicativi di Hexagon Metrology: “La natura del nostro settore industriale richiede orari lunghissimi, flessibilità e professionalità da parte dei tecnici di assistenza Hexagon Metrology.

Abbiamo assolutamente bisogno di questo tipo di supporto. I tecnici Hexagon Metrology costituiscono davvero un riferimento nell’assistenza al cliente”.

Per ulteriori informazioni: www.hexagonmetrology.com.

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di utilizzo dei fanghi di depurazione della acque reflue urbane in agricoltura in rapporto alla loro qualità e al loro contenuto di sostanze inquinanti rimosse dai reflui depurati.

Il Gruppo di Misure Elettriche ed Elettroniche – GMEE ha manifestato interesse a questa iniziativa CRUI-Federutility e ha invitato una rappresentanza della Federazione a partecipare alla Sessione congiunta tra i gruppi di misure elettriche, elettroniche, meccaniche e termiche su “Innovazione tecnologica: criticità e opportunità per l’Università, i Centri di ricerca e l’Industria”, che si terrà dall’8 all’11 settembre a Trento, durante il XXX Congresso nazionale del GMEE. SEMINARIO DI ECCELLENZA “ITALO GORINI” AL VIA L’EDIZIONE 2013

Gregorio Andria, Politecnico di Bari e Claudio Narduzzi, Università di Padova – Condirettori del Seminario

Il Seminario di Eccellenza “Italo Gorini”, Scuola di Dottorato organizzata annualmente dall’Associazione Italiana GMEE sulle tematiche della misurazione, è rivolta ad allievi di dottorato e giovani ricercatori di tutta Italia. La Scuola Gorini è articolata su un ciclo triennale che nell’arco di durata di un ciclo di dottorato permette, attraverso l’alternanza tra le diverse linee di ricerca, di coprire tutte le principali tematiche d’interesse GMEE. L’edizione 2013 si terrà presso l’Università di Padova da lunedì 2 settembre 2013 a venerdì 6 settembre 2013 e sarà ospitata nelle aule del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione. Le linee di ricerca interessate sono: “Metodi di misura”, “Strumentazione di

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piego continuo d’innovazioni tecnologiche. In questo contesto s’inserisce un provvedimento dell’Autorità per l’energia elettrica e il gas (delibera ARG/gas 155/08, rivisto e adeguato dalle delibere ARG/gas 36/11 e 28/12/R/GAS) che impone una forte accelerazione nella sostituzione degli apparati di misura installati sulla rete di distribuzione del gas, in analogia a quanto già disposto per il settore elettrico dalla delibera 292/06.

Lo svilupparsi, anche su impulso regolatorio, di tecnologie legate allo smart metering, alla telegestione e al telecontrollo rende ipotizzabile, in un prossimo futuro, l’adozione di una strategia multi-utility basata sulla combinazione di alcune o di tutte le misure in un unico sistema, il che permetterebbe non solo una riduzione dei costi, ma anche la possibilità di avere uno sguardo d’insieme sul consumo energetico, favorendo politiche di risparmio. In tal senso appare opportuno citare il documento di consultazione 478/2012/R/gas avente a oggetto i criteri di selezione degli investimenti ammessi alla sperimentazione di soluzioni di telelettura/telegestione congiunta di misuratori di gas naturale di classe minore o uguale a G6 e di misure di punti di riconsegna/prelievo di altre commodity.

Il GdL sui fanghi ha centrato la sua attenzione sull’abbattimento degli odori negli impianti di depurazione, su una possibile utilizzazione dei fanghi prodotti in questi impianti e sui trattamenti per il raggiungimento di questi scopi. Il recupero dei fanghi in agricoltura è normato a livello nazionale dal D.Lgs. 27 gennaio 1992, n. 99, che ha dato attuazione alla Direttiva europea 86/278/CEE, nella stessa materia. L’art. 5 comma 2 dello stesso decreto (D.Lgs. 99/92) prevede la possibilità di aggiornare la normativa, “in conformità con le determinazioni della Commissione economica europea ovvero in relazione a nuove acquisizioni tecnico-scientifiche”. In particolare il GdL ha focalizzato l’attenzione sulla possibilità

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misura”, “Misure per l’uomo e per l’ambiente”, a ciascuna delle quali è dedicata una mattinata con due relazioni presentate da docenti esperti provenienti da vari Atenei italiani. Inoltre, due relazioni saranno dedicate alle “Misure Meccaniche e Termiche”, confermando la collaborazione ormai consolidata con i docenti di quel settore e riguarderanno: – “Immagini in infrarosso, potenzialità e insidie di una tecnica di misura alla portata di tutti” (Prof. B. Saggin, Politecnico di Milano); – “Strumentazione aerospaziale per il progetto ExoMars 2016” (Prof. S. Debei, Università di Padova).

La Scuola presenta quest’anno due nuove iniziative: – un pomeriggio dedicato a un seminario/minicorso organizzato con il contributo di National Instruments, sui sistemi di acquisizione dati e la loro gestione nell’ambiente LabView; – visite a laboratori di ricerca dell’Università di Padova, di particolare interesse per studenti di dottorato e giovani ricercatori GMEE: • “Misurare le emozioni” – laboratori del Centro di Sonologia Computazionale; • laboratorio e sala Prove in Alte Tensioni del Dipartimento di Ingegneria Industriale; • laboratorio di Colorimetria del Dipartimento di Ingegneria Industriale; • laboratorio di Bioingegneria del movimento del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione.

La Scuola è da sempre aperta alla partecipazione di persone provenienti da aziende ed enti. Da quest’anno, è anche offerta la possibilità d’iscriversi alle singole giornate d’interesse per assistere alle relazioni, secondo il programma qui riportato:

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• “Valutazione della sostenibilità e dell’impatto ambientale dei prodotti” (Prof. G. Dotelli, Politecnico di Milano) Giovedì 5 settembre 2013 (ore 9:00-13:00): Strumentazione di misura (Prof. A. Baccigalupi, Università di Napoli “Federico II”) • “Definizione, misura e portabilità del tempo nelle applicazioni scientifiche” (Prof. G. Naletto, Università di Padova) • “Design and metrological characterization of high-performance digital magnetic flux-meters” (Prof. P. Arpaia, CERN, Ginevra e Università del Sannio, Benevento) Venerdì 6 settembre 2013 (ore 9:00-13:00): Misure per l’uomo e per l’ambiente (Prof. M. Parvis, Politecnico di Torino) • “Misure morfologiche e funzionali sull’uomo: immagini e segnali biomedici in neurofisiologia” (Prof. F. Molinari, Politecnico di Torino) • da definire (Prof. D. Trinchero, Politecnico di Torino)

Per ulteriori informazioni e aggiornamenti: http://measurement.dei.unipd. it/gorini2013

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Martedì 3 settembre 2013 (ore 9:00-13:00): Metodi di misura (Prof. R. Ottoboni, Politecnico di Milano) • “Misure assolute di frequenze ottiche e spettroscopia molecolare di precisione” (Prof. G. Galzerano, Politecnico di Milano)

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NUOVA MACCHINA DI MISURA SUPERPRECISA ED ECONOMICA Con la nuova Leitz PMMXi, Hexagon Metrology si rivolge in modo specifico alle aziende produttive di piccole e medie dimensioni, per le quali finora le macchine di misura Leitz PMM-C e Leitz Infinity non erano economicamente accessibili, offrendo una precisione molto elevata e stabile nel tempo e un’alta produttività.

Con una precisione di base di 0,6 + L/550 micron, la nuova Leitz PMM-Xi è adatta all’ambiente industriale per la taratura di strumenti di misura e come macchina di riferimento per produzione, centri qualità e laboratori di misura. Come macchina di misura universale, essa sostituisce inoltre i form tester, le macchine di verifica degli ingranaggi e alberi a camme, nonché altre macchine speciali offrendo risultati di misura riproducibili grazie a una risoluzione delle righe ottiche di 0,02 micron.

La nuova macchina di misura è equipaggiata con la nuova versione del sensore di scansione LSP-X5 High-Speed, che può operare in modalità di scansione ad alta velocità autoadattativa, di scansione tridimensionale e in misura punto a punto. La nuova generazione dell’LSP-X5 è dotata di un’interfaccia per un sensore di temperatura del pezzo intercambiabile con gli stili di misura. Il sensore di temperatura può essere integrato nella testa di misura in ogni momento nel corso del ciclo di misura. Con la misura della temperatura del pezzo e la successiva compensazione, i valori di misura diventano ancora più precisi.

Complessivamente sono disponibili nove modelli della Leitz PMM-Xi nelle corse già affermate della linea Leitz PMM-C. Per ulteriori informazioni: Levio Valetti (Hexagon Metrology Italia) E-mail: levio.valetti@hexagonmetrology.com

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Rubrica a cura di Franco Docchio e Alfredo Cigada

Notizie dalle altre Associazioni • Riduzione dei possibili errori di misura introdotti dall’operatore.

Gli svantaggi: • Il SW fornito dal costruttore richiede spesso modifiche e adattamenti, per poter eseguire, ad esempio, misure in punti diversi da quelli già previsti, e nella maggior parte dei casi non è utilizzabile per altri analoghi strumenti (multimetri ad alte prestazioni, ecc.); • Può succedere che il trasferitore (misuratore multifunzione) e il SW non siano più supportati dal costruttore; • Costi iniziali di sviluppo e verifica non trascurabili.

OTHER ITALIAN ASSOCIATIONS This section reports the contributions from Associations wishing to use Tutto_Misure as a vehicle to address their information to the readers.

RIASSUNTO Questa rubrica riassume i contributi e le notizie che provengono dalle Associazioni che vedono nella Rivista uno strumento per veicolare le loro informazioni al pubblico di Tutto_Misure.

A.L.A.T.I.: L’AUTOMAZIONE NEI PROCESSI DI TARATURA DELLA STRUMENTAZIONE ELETTRICA - ASPETTI E SOLUZIONI ANCHE IN RELAZIONE AL DOCUMENTO ACCREDIA DT-02-DT;

Carmelo Pollio, Delo Service Srl, Vicepresidente A.L.A.T.I. (presentato ad Affidabilità & Tecnologie Torino, 18 aprile 2013) L’automazione Il termine automazione identifica la tecnologia che usa sistemi di controllo (come circuiti logici o elaboratori) per gestire macchine e processi, riducendo la necessità dell’intervento umano.

L’automazione di un processo si realizza per l’esecuzione di operazioni ripetitive o complesse, ma anche ove si richieda sicurezza o certezza dell’azione o semplicemente per maggiore comodità.

In un processo di taratura accreditato oltre a quanto sopra asserito bisogna garantire dei requisiti specifici dettati dell’ente di accreditamento.

La Storia dell’automazione nei laboratori accreditati di taratura

Nell’ambito dei Laboratori di Taratura Accreditati, l’automazione è utilizzata per gran parte delle grandezze tranne che per quelle elettriche in bassa frequenza. Dal 1998 si sono cominciate a utilizzare nelle attività accreditate procedure automatiche solo per la taratura e la verifica periodica dei campioni di prima e seconda linea e solo per l’acquisizione delle misure, già con buoni vantaggi.

Tutte le attività successive all’acquisizione rimangono “in manuale”, ovvero prevedono l’intervento umano da parte di un operatore, così come l’elaborazione dei risultati e la stesura dei documenti di registrazione delle verifiche periodiche e tarature.

Nel tempo però si consolida l’obiettivo di sviluppare un sistema gestionale automatizzato completo per tutte le attività del laboratorio accreditato, che riduca al minimo e semplifichi le attività del personale addetto all’attività di taratura.

Ovviamente questo approccio porta con sé vantaggi e svantaggi.

I vantaggi: • Notevole riduzione delle ore di lavoro per l’esecuzione delle misure, eseguibili anche di notte (es. circa 256 punti di misura); • Verifica immediata dei risultati, grazie anche all’utilizzo di fogli di calcolo realizzati con la stessa sequenza dei dati generati dal programma che esegue le misure (in formato Excel o di testo);

Situazione attuale Le continue richieste del mercato e la notevole moltitudine di strumenti di misura multifunzione, e l’obbligato rinnovamento dei campioni dei Centri, portano spesso ad affrontare nuove sfide che hanno come obiettivo quello di mantenere l’automazione delle misure nella gestione dei campioni e nell’esecuzione di tutte le tarature. Ad esempio questa è la situazione che si può avere utilizzando un SW come MetCal. MetCAL permette sia la gestione dei campioni intesa come verifiche periodiche, verifiche pre- e post-trasporto e verifica finale del calibratore multifunzione; sia la taratura della strumentazione anche in modalità semi-automatica, mantenendone così i vantaggi iniziali. Come in passato, si continua però a utilizzare il SW come sistema di acquisizione anche se già è utilizzabile la parte che provvede all’emissione dei documenti finali della taratura ovvero il certificato. Tutto ciò, però, non ha senso se si riducono i tempi per l’esecuzione delle misure ma non vengono ridotti i tempi di

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esportazione ed elaborazione dei risultati e la validazione dei modelli di misura. È stato quindi sviluppato un SW gestionale basato sull’utilizzo di Access che integra la gestione completa del laboratorio con l’emissione del certificato di taratura importando i dati delle misure dal modello di misura in Excel compilato dall’operatore durante l’esecuzione della sequenza di misure. Nel caso in cui venga utilizzato il sistema di acquisizione dei dati, questi ultimi vengono esportati o scritti direttamente nel modello di misura.

Come modelli di misura si utilizzano due file standard, personalizzati per ogni modello di strumento, uno per i misuratori, e uno per i generatori con solo poche ed essenziali formule di calcolo: la media, lo scarto tipo, la convalida dei dati inseriti, la valutazione delle specifiche (Pass o Fail) senza nessun collegamento ad altri file né calcoli complessi, riducendo considerevolmente i tempi di validazione.

Il SW gestionale importa i dati, esegue il calcolo dell’incertezza punto per punto e presenta l’anteprima del certificato o il rapporto di taratura a seconda della richiesta del cliente.

Esempio pratico Supponiamo di dover eseguire la taratura di un multimetro digitale multifunzione palmare con una indicazione a 3 1/2 digit che non abbiamo mai visto in precedenza, di cui abbiamo però la documentazione tecnica necessaria e il manuale d’uso. Scegliendo un modello normalmente in uso in Excel, che include anche il calcolo delle incertezze di misura e la stampa diretta del certificato di taratura, occorrono dalle 4 alle 6 ore per realizzare il modello e per validarlo. Occorrono inoltre dai 5 ai 30 minuti per eseguire le misure anche utilizzando un sistema semi-automatico ovvero un SW che esegue la sequenza delle misure e imposta il calibratore a ogni punto: l’operatore deve solo digitare l’indicazione del multimetro.

Utilizzando invece il sistema precedente con Access i tempi per la rea-

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lizzazione del modello di misura e la validazione si riducono notevolmente a circa 2 ore comprendendo l’esecuzione delle misure e la stampa del certificato (nella valutazione dei tempi si è considerata una buona conoscenza di Excel e un’esperienza di taratura dell’operatore).

Conclusioni L’ideale sarebbe l’utilizzo di SW “commerciali” in modo completo fino alla stampa del certificato di taratura, ma il lavoro è ancora lungo e complesso in quanto i fornitori spesso non hanno competenze adeguate tali da poter lavorare in autonomia. Sin dalla prima pubblicazione del SIT Doc. 535 e successivamente, di recente, del ACCREDIA DT-02-DT, si è spesso sottovalutata l’importanza di una cor-

retta gestione dei modelli di misura da parte dei Centri accreditati. Analogamente da parte dell’ente di accreditamento si è sottovalutato l’impatto dell’applicazione di questi documenti sui laboratori in termini di tempo necessario e quindi di costi.

L’associazione ALATI, ritenendo utile e doverosa una formazione periodica su questi e altri relative alle attività di taratura accreditate, sta organizzando dei corsi ad hoc su specifici argomenti, partendo proprio da quello relativo alla gestione di un sistema informativo all’interno dei centri accreditati che risponda ai requisiti dettati dall’ente e alle specificità insite nei laboratori.

Terremo aggiornati i lettori di Tutto_ Misure sulle varie iniziative che ALATI intraprenderà.

RIAPRE IL GABINETTO DELLE SCIENZE DI PORTO SAN GIORGIO Durante la primavera di quest’anno, una felice circostanza ha determinato la possibilità di attivare un progetto di salvaguardia e valorizzazione del patrimonio d’interesse storico-scientifico della Scuola “E. De Amicis” di Porto San Giorgio, fondata nel 1913. La Dirigente dell’ISC Nardi, Dott.ssa Daniela Medori, ha istituito un gruppo di lavoro coordinato dal curatore, l’Ing. Oronzo Mauro, che, insieme ai suoi collaboratori, con grande solerzia, ha portato a termine il progetto permettendo di riaprire il Gabinetto delle Scienze in occasione dei festeggiamenti dei 100 anni della Scuola “E. De Amicis”.

L’Antico Gabinetto di Scienze, coevo all’apertura della scuola, come testimoniano i reperti ivi trovati e restaurati intorno agli anni ’30, è stato affiancato dal Gabinetto delle Attività Marinare, voluto dal governo fascista per rilanciare le corporazioni nella fattispecie, a Porto San Giorgio, quella della pesca. Nel corso degli anni, la scuola inoltre ha stratificato una serie di sussidi didattici molto interessanti, anch’essi classificabili come beni culturali scientifici.

Il recente progetto di recupero, durato circa 3 mesi, ha reso possibile identificare oggetti di valore scientifico che tornano ad avere un ruolo di primo piano per la Scuola “De Amicis” e per il territorio con l’istituzione di un nuovo museo per Porto San Giorgio. Grazie a quest’opera di valorizzazione gli studenti e visitatori del Gabinetto potranno ammirare alcuni dei pezzi restaurati quali una macchina elettrostatica di Wimshurst con accessori, una serie di macchine semplici, un bel voltametro di Bertram, ora pronti per ispirare nuovi orizzonti scientifici.

Da non dimenticare la bella collezione ittiologica relativa al Gabinetto delle Attività Marinare che torna, in un bell’armadio d’epoca, a ricordare l’importanza del mare. Il Tellurium del costruttore Felkl & Son di Praga è un oggetto di spicco nella collezione del Gabinetto; anch’esso restaurato, mostra ora come le sequenze degli equinozi e la meccanica della terra fossero insegnati in modo molto efficace.

Anche la collezione mineralogica affascina con i colori di variopinti minerali.

Un’ampia raccolta di altri sussidi didattici per la scienza è disponibile ed oggetto ormai d’interesse museale (documentari su pellicola, su diapositiva, regoli di vario genere, cartelloni murali, ecc.). È stata inoltre allestita una postazione di rilievo dedicata alla microscopia tale da permettere osservazioni avvincenti.

Info Point: tel. 0734 676043 – E-mail: primariacapoluogo@iscnardi.it

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MISURE DI PROPRIETÀ TERMOFISICHE Alberto Muscio

Ottimizzazione delle proprietà radiative delle superfici opache e controllo apporti solari Misure di riflettanza solare ed emissività termica ASSOCIAZIONE ITALIANA PROPRIETÀ TERMOFISICHE (AIPT)

Inizia in questo numero una serie di presentazioni delle attività svolte in ambito misuristico dai soci dell’Associazione Italiana Proprietà Termofisiche (AIPT), che aderisce come unità esterna al Gruppo Misure Elettriche ed Elettroniche. Per lo spazio concesso su Tutto Misure il Comitato Direttivo dell’AIPT desidera porgere i suoi più sentiti ringraziamenti. Il primo contributo, del Presidente Alberto Muscio, riguarda l’ottimizzazione delle proprietà radiative delle superfici opache e il controllo degli apporti solari, mediante misure di riflettanza solare ed emissività termica. Buona lettura!

Alberto Muscio (Presidente), Elena Campagnoli (Segretario), Francesco Righini (Tesoriere), Giuseppe Ruscica, Paolo Coppa (Revisore dei Conti).

MEASUREMENT AND OPTIMIZATION OF SURFACE RADIATIVE PROPERTIES OF OPAQUE WALLS AND CONTROL OF SOLAR GAINS This article focuses on the measurement and optimization of surface radiative properties of opaque walls, such as solar reflectance and thermal emissivity, to implement cool roof or cool color solutions designed to limit solar gains and overheating of the irradiated surfaces. The underlying challenges, the investigation methods and some significant applications are presented.

RIASSUNTO Questo articolo verte sulla misura e ottimizzazione delle proprietà radiative superficiali delle pareti opache, in particolare della riflettanza solare e dell’emissività termica, ai fini della realizzazione di soluzioni tipo cool roof o cool color atte a limitare la captazione degli apporti solari e il surriscaldamento delle superfici irradiate. Si presentano nel seguito le problematiche di fondo, le metodologie d’indagine seguite, e alcune applicazioni significative.

PROPRIETÀ RADIATIVE E APPORTI SOLARI

Il principale carico termico da compensare ai fini del condizionamento estivo degli edifici è dato dagli apporti solari, del cui contenimento il settore dell’edilizia in Italia si è finora preoccupato essenzialmente in relazione agli elementi vetrati (dotati a tal fine di schermature, oppure di vetri opportunamente formulati). Gli appor-

ti attraverso gli elementi opachi, tuttavia, anche se più ridotti per unità di superficie irradiata, possono avere un impatto fondamentale sui fabbisogni energetici per condizionamento a causa dell’elevata estensione di tetti e pareti.

I primi studi svolti nel settore da ricercatori AIPT risalgono a quando, nel 2005, vennero avviate presso l’Università di Modena e Reggio Emilia indagini sui cosiddetti “cool roof”,

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soluzioni di copertura degli edifici la cui denominazione negli Stati Uniti ha oggi assunto un significato univoco nella terminologia tecnica in virtù della loro amplissima diffusione, mentre solo in anni recenti essi hanno cominciato a trovare un utilizzo degno di nota nell’edilizia italiana.

Entrando nel dettaglio, si definiscono cool roof soluzioni contraddistinte da riflettanza solare ed emissività termica elevate e durevoli nel tempo. La riflettanza solare è la frazione della radiazione solare incidente che viene direttamente riflessa da una superficie irradiata, ed è variabile da 0, per una superficie totalmente assorbente, fino a 1 (100%), per una superficie perfettamente riflettente. L’emissività termica, anch’essa variabile tra 0 e 1, è il rapporto tra la radiazione termica emessa nell’infrarosso da una superficie e la massima emissione teoricamente possibile alla medesima temperatura. Una soluzione per coperture edili dotata di riflettanza elevata assorbe solo una piccola parte della radiazione solare incidente.

Inoltre, se la superficie è caratterizzata da emissività elevata, la maggior parte dell’energia solare assorbita viene restituita all’ambiente esterno mediante irraggiamento termico nell’infrarosso. Il ruolo combinato di riflettanza solare ed emissività termica della superficie in esame può essere altresì espresso attraverso il Solar Reflectance Index (SRI), che rappresenta la diminuzio-

Dipartimento di Ingegneria “Enzo Ferrari” Università di Modena e Reggio Emilia alberto.muscio@unimore.it

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ne di temperatura superficiale ottenuta in condizioni di riferimento rispetto a una superficie nera non metallica (riflettanza 10%, emissività 90%, SRI=0), normalizzata per la diminuzione di temperatura superficiale ottenibile rispetto alla stessa superficie nera da parte di una superficie bianca di riferimento (riflettanza 80%, emissività 90%, SRI=100%). È importante rilevare che associare la riflettanza solare di una superficie opaca al suo colore visibile (ad esempio, bianco) può essere fuorviante in quanto la banda spettrale del visibile include un frazione minoritaria dell’energia apportata dall’irradiazione del sole (Fig. 1). L’accurata misura della riflettanza risulta quindi fondamentale ai fini della previsione dell’effettivo comportamento termico di una superficie.

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SPAZIO DELLE ALTRE ASSOCIAZIONI

per la misura delle proprietà radiative superficiali (riflettanza solare, emissività termica, SRI) e di protocolli per la certificazione dei prodotti commerciali, sia a nuovo che dopo invecchiamento almeno trienFigura 2 – Installazione di un cool roof sui Laboratori Pesanti della Facoltà di Ingegneria nale. Il punto di riferimento in di Modena: stato iniziale e finale materia è il Cool Roof Rating Council (CRRC), un‘organizzazione fondata nel 1998 per svilup- copertura relativamente leggere, si pare un programma di valutazione era sempre manifestato un surriscaldamento estivo tale da rendere gli dei prodotti commerciali.

In Europa, i principi di base dei cool ambienti interni pressoché impraticaroof sono più o meno consapevol- bili per tutta la stagione calda. L’apmente applicati da migliaia di anni plicazione a spruzzo di una guaina – nel sud Italia, in Grecia e in altre liquida bianca sopra la preesistente aree del Mediterraneo, il colore guaina bituminosa nera (Fig. 2) ha dominante degli edifici è ancora il portato a una riduzione delle tempebianco – ma il concetto tecnologico rature mediamente pari a 3,0°C per di cool roof è rimasto sconosciuto ai l’aria interna e a 3,7°C per il soffitto più fino a pochi anni fa. In tempi re- (Fig. 3). A controprova dell’efficacia centi, tuttavia, alcuni centri di ricer- della soluzione adottata, nel corso ca europei hanno dell’estate successiva all’intervento il deciso di coordinare e capannone ha conosciuto un livello di capitalizzare le attività frequentazione inusuale, specialmend’indagine in atto arri- te nei giorni di fermo dell’impianto di vando alla formale condizionamento del campus. costituzione dell’European Cool Roof C o u n c i l (ECRC), organizzazione ispirata al CRRC e similmente volta a promuovere Figura 1 – Spettro solare (normalizzato) la diffusione dei cool roof I COOL ROOF NEGLI USA, e a sviluppare un programma europeo di certificazioIN EUROPA E IN ITALIA ne dei prodotti commerciaFigura 3 – Installazione di un cool roof sui Laboratori Pesanti della ex-Facoltà d’Ingegneria Studi specifici sui cool roof furono li. All’ECRC aderiscono i di Modena: temperature misurate prima e dopo avviati negli U.S.A. sin dalla fine nostri associati dell’Energy anni ’90 del secolo scorso, promos- Efficiency Laboratory si dai drammatici black-out estivi che (EELab), laboratorio specializzato Negli anni successivi l’EELab ha colpirono il paese a causa dei del Dipartimento di Ingegneria acquisito, tra gli altri, spettrofotometri in banda 300-2.500 nm per sovraccarichi della rete elettrica “Enzo Ferrari” di Modena. indotti dagli impianti di condiziona- Un primo studio sperimentale svolto acquisizione dello spettro di riflettivimento. In virtù delle potenzialità dall’EELab risale al 2005, quando tà nell’intervallo d’interesse (la rifletscientificamente dimostrate, i cool un cool roof fu posto in opera sopra tanza solare viene valutata come roof sono attualmente promossi con un capannone sede di laboratori del- valore medio della riflettività, pesata grande vigore da molte amministra- l’allora Facoltà di Ingegneria di per lo spettro standard dell’irradiazioni pubbliche e organizzazioni Modena. Essendo tale capannone zione solare) ed emissometri broadprivate d’oltreoceano. Ciò ha porta- privo di apparati di condizionamen- band comparativi (l’emissività termito allo sviluppo di specifici standard to dell’aria e dotato di strutture di ca viene valutata mediante compa-

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SPAZIO DELLE ALTRE ASSOCIAZIONI

razione diretta con campioni di riferimento basso-emissivi e alto-emissivi) conformi ai migliori standard del CRRC e a quelli attualmente in valutazione da parte dell’ECRC. È stato così possibile mettere a disposizione dell’industria una struttura che ha portato avanti un’intensa attività sia di attestazione indipendente delle prestazioni misurate (Fig. 4), sia di valutazione e ottimizzazione di prodotti per l’edilizia.

Figura 5 – Spettro UV-Vis-NIR della riflettività (rl) e riflettanza solare (rsol) di tegole sperimentali con rivestimento ceramico tipo cool color

APPLICAZIONI INNOVATIVE DELLE COOL SURFACES

fortemente incentivati nel quadro generale di promozione delle fonti energetiche rinnovabili, si è affrontata l’importante criticità dei surriscaldamenti delle vasche di fermentazione ricercando un’ottimizzazione spinta delle proprietà radiative superficiali esterne e interne della cupola gasometrica che chiude superiormente le vasche di fermentazione suddette (Fig. 6).

Un altro ambito applicativo al quale si è rivolta l’indagine scientifica è quello del controllo degli apporti solari attra-

Le metodologie di misura e ottimizzazione messe a punto per lo sviluppo di cool roof e cool color del settore edile sono state sfruttate anche in ambiti applicativi completamente differenti dall’edilizia.

Ad esempio, in relazione agli impianti I COOL COLOR per la produzione di biogas tramite ferRecentemente, l’indagine ha riguarda- mentazione anaerobica di biomasse di to anche i cosiddetti “cool color”, solu- origine agrozootecnica, al momento zioni di trattamento superficiale aventi la stessa risposta spettrale nel visibile (cioè per lunghezze d’onda comprese tra 400 nm e 700 nm), in cui cade circa il 43% della radiazione solare, e quindi lo stesso colore, di superfici edili tradizionali, ma molto riflettenti nella banda spettrale dell’infrarosso vicino (lunghezze d’onda tra circa 700 nm e 2.500 nm), che comprende più del 52% degli apporti energetici solari (Fig. 1). Poiché solo la parte visibile della radiazione riflessa va a influenzare la risposta cromatica di una superficie, i cool color possono avere lo stesso aspetto per l’occhio umano di materiali quali, ad esempio, le tipiche tegole di terracotta, ma offrire una riflettanza solare molto più elevata Figura 6 – Schematizzazione dei diversi meccanismi di scambio termico (anche oltre il 50%, contro il 20÷35% radiativo di una cupola gasometrica tipicamente riscontrato, vedi Fig. 5).

Figura 4 – Cartiglio standard delle prestazioni misurate dall’EELab: Solar Reflectance (SR), Infrared Emittance (IE), Solar Reflectance Index (SRI), Surface Temperature (ST)

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SPAZIO DELLE ALTRE ASSOCIAZIONI

RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

NEWS

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1. H. Taha, H. Akbari, A.H. Rosenfeld, J. Huang, “Residential cooling loads and the urban heat island – The effects of albedo”, Building and Environment 23 (1988) 271-283.

2. L. Doulos, M. Santamouris, I. Livada, “Passive cooling of outdoor urban spaces. The role of materials”, Solar Energy 77 (2) (2004), 231-249.

3. R. Lollini, B. Barozzi, Figura 7 – Spettro del coefficiente di assorbimento (al=1-rl) G. Fasano, I. Meroni, per cinque diversi colori della carrozzeria di un autoveicolo M. Zinzi, “Optimisation of opaque components verso gli elementi opachi delle carroz- of the building envelope. Energy, ecozerie degli autoveicoli (Fig. 7), ovvero nomic and environmental issues”, Builattraverso i pannelli della cassa refri- ding and Environment 41 (8) (2006), pp. 1001-1013. gerata dei camion frigoriferi.

Anche in questi casi si è verificato che 4. A. Synnefa, M. Santamouris, H. approcci sommari di stima degli Akbari, “Estimating the effect of using apporti solari possano riservare gros- cool coatings on energy loads and therse sorprese, e che solo la misura rigo- mal comfort in residential buildings in rosa delle proprietà radiative superfi- various climatic conditions”, Energy and ciali permette di attuare approcci di Buildings 39 (11) (2007) 1167-1174.

5. A. Libbra, L. Tarozzi, A. Muscio, analisi e ottimizzazione efficaci.

ESTENSIMETRI MINIATURA PER USO OEM Gli estensimetri miniatura Micro-Measurements sono progettati per offrire prestazioni superiori a un minor costo per il cliente OEM (Original Equipment Manufacturer).

Questi estensimetri possono essere usati in molte applicazioni, in particolare in quelle applicazioni ove lo spazio a disposizione è ristretto o dove è necessario limitare il consumo in corrente, come negli apparati alimentati da batterie.

Gli estensimetri miniatura Micro-Measurements possiedono infatti una elevata resistenza elettrica in una griglia molto piccola, per esempio una resistenza da 10 kOhm in una griglia di soli 1 mm x 1 mm.

La resistenza molto elevata consente di

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M.A. Corticelli, “Spectral response data for development of cool coloured tile coverings”, Optics and Laser Technology 43 (2011) 394-400.

6. A. Libbra, A. Muscio, C. Siligardi, P. Tartarini, “Assessment and improvement of the performance of antisolar surfaces and coatings”, Progress in Organic Coatings 72 (2011) 73-80.

7. Cool Roof Rating Council, “Product rating program manual (CRRC-1)”, retrievable in 2012 at the address: www.coolroofs.org/alldocs.html#crrc1.

8. European Cool Roof Rating Council, “EU-Cool Roofs Strategic Plan”, retrievable in 2012 at the address: http://coolroofcouncil.eu.

Alberto Muscio si è laureato con lode in Ingegneria dei Materiali presso l’Università di Modena e Reggio Emilia e ha poi conseguito un dottorato di ricerca in Fisica Tecnica presso l’Università di Bologna. È oggi docente di Fisica Tecnica Industriale presso il Dipartimento di Ingegneria “Enzo Ferrari” di Modena, ove è responsabile del laboratorio EELab (www.eelab.it). È inoltre Presidente dell’Associazione Italiana Proprietà Termofisiche e membro del Comitato Tecnico dell’European Cool Roof Council.

aumentare la tensione di alimentazione kOhm per torsiometri; per ottenere un’uscita più elevata.

• 4 griglie a diaframma da 5 kOhm per trasduttori di pressione.

Caratteristiche • Uscita più elevata rispetto agli estensi- Per ulteriori informazioni: metri tradizionali, grazie a griglie più www.luchsinger.it corte; • Alta resistenza elettrica - fino a 20 kOhm; • Dimensioni miniaturizzate; • Basso consumo di corrente; Gli estensimetri miniatura sono disponibili nelle seguenti versioni: • lineari con resistenze da1, 5, 10 kOhm; • 2 griglie a mezzo ponte da 1 e 5 kOhm; • 4 griglie a ponte intero da 1 e 5 kOhm per celle di carico; • 4 griglie al taglio, ponte intero, da 1 e 5

MANIFESTAZIONI EVENTI E FORMAZIONE

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2013-2014 eventi in breve 2013

26-28 giugno

Istanbul, Turkey

International IIE Conference

http://www.iieistanbul.org

01-02 luglio

Los Angeles, USA

2013 2nd International Conference on Advances in Computer Science and Engineering (CSE 2013)

http://www.cse-conf.org

09-12 luglio

Orlando, USA

6th International Multi-Conference on Engineering and Technological Innovation: IMETI 2013

www.2013iiisconferences.org/imeti

09-12 luglio

Orlando, USA

11th International Conference on Education and Information Systems, Technologies and Applications: EISTA 2013

http://www.2013iiisconferences.org/eista

09-11 luglio

Orlando, USA

17th World Multi-Conference on Systemics, Cybernetics and Informatics: WMSCI 2013

www.2013iiisconferences.org/wmsci

14-16 luglio

Beijing, China

International Conference on Signal and Image Processing (CSIP 2013)

www.engii.org/workshop/csip2013july

15-18 luglio

Samos, Greece

2013 International Conference on Embedded Computer Systems

http://www.samos-conference.com

18-19 luglio

Barcelona, Spain

19th IMEKO TC-4 Symposium

www.imeko2013.es

29-31 luglio

Reykjavik, Iceland

8th International Joint Conference on Software Technologies (ICSOFT 2013)

http://www.icsoft.org

29-31 luglio

Reykjavik, Iceland

10th International Conference on Informatics in Control, Automation and Robotics (ICINCO 2013)

http://www.icsoft.org

17-18 agosto

Singapore

2013 2nd International Conference on Recent Trends in Materials and Mechanical Engineering

http://www.icrtmme-conf.org

17-19 agosto

Hong Kong

2013 2nd International Conference on Mechanical Properties of Materials and Information Technology (ICMPMIT 2013)EI Compendex

http://icmpmit-conf.org/index.htm

19-22 agosto

Vancouver, Canada

13th Annual NUSOD Conference

http://www.nusod.org/2013/

25-28 agosto

Seoul, Korea

2013 World Congress on Advances in Nano, Biomechanics, Robotics, and Energy Research (ANBRE13)

http://anbre.cti3.com/anbre13.htm

25-31 agosto

Barcelona, Spain

SENSORDEVICES 2013, The Fourth International Conference on Sensor Device Technologies and Applications

http://www.iaria.org/conferences2013/SENSORDEVICES13.html

04-06 settembre

Genova, Italy

2013 Joint IMEKO TC1-TC7-TC13 Symposium

http://www.imeko-genoa-2013.it

08-11 settembre

Trento, Italy

Congresso GMEE 2013

www.gmee.org

08-11 settembre

Trento, Italy

Congresso GMMT 2013

09-10 settembre

Bangkok, Thailand

4th ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE ON SOFTWARE ENGINEERING & APPLICATIONS (SEA 2013)

16-21 settembre

Alhusta, Crimea

Nanomaterials: Applications & Properties 2013 (NAP 2013)

16-18 settembre

Muten, Switzerland

1st EOS Topical Meeting on Frontiers in Optical Imaging (FOI 2013)

www.myeos.org/events/foi2013#Call_for_Papers

20-22 settembre

Hainan, China

2013 International Conference on Advanced ICT(Information and Communication Technology) f or Business and Management (ICAICTBM2013)

http://www.icaictm2013.org/

20-22 settembre

Beijing, China

2013 Conference on Education and Evaluation (CEAE 2013)

www.engii.org/workshop/ceae2013september/

29 sett-03 ottobre

Porto, Portugal

ADVCOMP 2013, The Seventh International Conference on Advanced Engineering Computing and Applications in Sciences

http://www.iaria.org/conferences2013/ADVCOMP13.html

29 sett-03 ottobre

Porto, Portugal

DATA ANALYTICS 2013, The Second International Conference on Data Analytics

http://www.iaria.org/conferences2013/DATAANALYTICS13.html

01-03 ottobre

San Diego, USA

Avionics, Fiber-Optics and Photonics Conference

http://www.avfop-ieee.org

07-08 ottobre

Napoli, Italy

IEEE International Workshop on Measurements & Networking

http://mn2013.ieee-ims.org/

18-22 ottobre

Nantou, Taiwan

2013 International Applied Science and Precision Engineering Conference (ASPEC)

http://www.taeti.org/aspec/index.html

20-23 ottobre

Madrid, Spain

International Conference on Renewable Energy Research and Applications, (ICRERA)

www.icrera.org

21-26 ottobre

Saint Paul, USA

ASPE 28th Annual Meeting

http://aspe.net/technical-meetings/2013-annual-meeting/

10-13 novembre

Vienna, Austria

IEEE IECON- 39th Annual Conference of IEEE Industrial Electronics Society

http://www.iecon2013.org

16-17 novembre

Chengdu, China

2013 International Conference on Information Technology and Applications

http://www.ita2013.org

17-22 novembre

Lisbon, Portugal

INFOCOMP 2013, The Third International Conference on Advanced Communications and Computation

http://www.iaria.org/conferences2013/INFOCOMP13.html

29 novembre

Lyon, France

Symposium on Structural Health Monitoring and Non-Destructive Testing

http://lva.insa-lyon.fr/symposium2013

http://www.softwareng.org

2014 07-09 gennaio

Lisbon, Portugal

International Conference on Pervasive and Embedded Computing and Communication Systems (PECCS 20914)

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http://www.peccs.org/

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NUOVO SISTEMA DI MISURAZIONE ISTANTANEA

Keyence ha recentemente sviluppato un nuovo sistema di misura istantanea tramite immagini: la nuova serie IM-6120 a campo ampio, un dispositivo di misura che può competere con proiettori di profilo, microscopi di misura o macchine di misura CNC automatiche. Il nuovo sistema semplifica la misurazione, con un solo pulsante: bastano 3 secondi per misurare fino a 99 caratteristiche con documentazione completa inclusa, e gli operatori non necessitano di una specifica formazione!

La semplicità d’uso della serie IM-6120 permette un forte risparmio sui costi rispetto ai processi di misura tradizionali. Il sistema è dotato di un piatto di alta precisione per misurazione immediate, con dimensioni pezzo fino a 200 mm. Infine, per l’analisi di forme complesse (profili sinistri, denti d’ingranaggi, ecc.), in cui le misure lineari, ad arco o circolari non sono sufficienti, la serie IM-6120 offre ora un overlay grazie al quale è possibile confrontare i bordi della parte con un diagramma teorico.

Per ulteriori informazioni: www.keyence.it/IM

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NEWS

KISTLER GROUP: ROBERTO GORLERO, OLTRE ALL’ITALIA, GUIDERÀ ANCHE IL SUD EUROPA Il Gruppo Kistler Instrumente AG di Winterthur, leader da oltre 50 anni nello sviluppo di sensori Piezoelettrici per la gestione delle principali misure dinamiche in ambito Automotive, Industriale, Aerospaziale, ha deciso di riorganizzare e compattare la struttura Europea del gruppo. Infatti da qualche mese gli uffici europei del gruppo sono stato suddivisi e inglobati in 5 macro blocchi/ Aree: Nord, Centro, East, Ovest, Sud. L’incarico di gestire, amministrare e far progredire il SUD Europa è stato affidato alcuni mesi fa dal Gruppo svizzero a Roberto Gorlero, 49 anni, ligure di nascita e milanese di adozione, nel gruppo da diversi anni dopo esperienze in Gavazzi, Foxboro, Invensys.

Gorlero, entrato nel Gruppo Kistler nel 2004, prima come direttore generale e, dopo alcuni mesi, anche come amministratore delegato della sede italiana, da oggi riveste anche la carica di amministratore delegato di Kistler Spagna e di Kistler Turchia, gestendo nel complesso come Regional Manager Southern Europe tutto il mercato del Sud Europa, che comprende Portogallo, Spagna, Italia, Grecia, Macedonia, Albania, Turchia.

Gorlero ha ricevuto questo prestigioso e impegnativo incarico sulla base degli ottimi risultati ottenuti in Italia, dove la crescita sia come fatturato sia come addetti, negli ultimi 9 anni, è stata superiore a ogni aspettativa (circa il 25-30% all’anno, con punte anche maggiori in alcuni anni) e totalmente opposta al trend del settore di questi ultimi anni, aumentando ulteriormente il prestigio di questo marchio di altissima tecnologia.

Gorlero risponde direttamente, come in passato, all’Executive Board di Kistler Group in Svizzera e al CEO del Gruppo e in Italia in Italia (insieme a Roberto Vegliach, attuale responsabile tecnico) sarà anche responsabile dell’implementazione e sviluppo del prossimo nuovo Technical Center Sud Europa, che verrà creato a Milano presso il nuovo quartier generale, in cui Kistler Italia si trasferirà a breve, che fungerà da supporto operativo e strategico per tutta la clientela del Sud Europa, con mansioni e personale dedicato a seconda delle diverse linee di Business (4.500 prodotti e soluzioni).

Nell’ambito di questa riorganizzazione Europea, anche nella struttura italiana sono state create due figure nuove e di supporto alla Direzione: la direzione vendite dirette, affidata ad Alberto Rigon, e la responsabili-

tà globale del mercato plastica per il Sud Europa, affidata a Roberto Marazza, i quali dipenderanno da Roberto Gorlero.

Il Sud Europa, all’interno del Gruppo Kistler, ha l’ambizione di crescere ulteriormente, traguardando ambiziosi fatturati già nel breve periodo, e di rivolgersi anche verso nuovi mercati, quali i Balcani, Israele, Nord Africa, dove si stanno definendo nuove strategie e prospettive.

Alcuni numeri del Gruppo Kistler fatturato complessivo in crescita, pari a 300 milioni di franchi svizzeri, 27 uffici nel mondo, 1.200 dipendenti, 3 Divisioni principali per i prodotti (Automotive & Research, Industrial Process, Sensors technology), 7 fabbriche in Europa e Usa. Per ulteriori informazioni: www.kistler.com

LETTERE AL DIRETTORE

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A cura di Franco Docchio (franco.docchio@ing.unibs.it)

Il futuro dei Laboratori didattici Universitari di misura Per stimolare un franco dibattito nelle Università e nelle Industrie

LETTERS TO THE DIRECTOR This section contains letters, comments and opinions of the readers. Please write to Tutto_Misure!

RIASSUNTO In questa rubrica vengono pubblicate lettere dei lettori della Rivista. Continuate a scrivere e a dire la vostra sui principali temi della ricerca, della didattica delle misure e dello sviluppo industriale!

LETTERA DEL PROF. ALFREDO CIGADA (POLITECNICO DI MILANO)

Caro Direttore, Ti scrivo questa lettera non in qualità di tuo vicedirettore, bensì come uno dei tanti operatori che cercano di lavorare per una cultura delle misure: ho avuto predecessori illustri e mi sembra che ora sia venuto il nostro turno per cercare di valorizzare le misure e l’attività sperimentale.

Spero solo che questa lettera costituisca l’avvio di una discussione, che coinvolga più persone possibili: non chiedo altro.

Lo stato di generale crisi e incertezza

che in questo periodo investe il nostro Paese ha ripercussioni anche all’interno delle Università. La carenza di risorse ha imposto anche qui una revisione di progetti avviati anni fa, nel tentativo di renderli coerenti con la loro sostenibilità. Questo approccio, pur comprensibile, spesso però riduce l’efficacia degli strumenti utili a rafforzare quel processo educativo e formativo che da più parti viene ricordato come il solo e vero motore della possibile ripresa economica del Paese: si entra in un circolo involutivo che porta a una carenza di idee da cui scaturisce nuova povertà e incapacità di competere con i migliori.

Tra i tanti punti oggetto di valutazione vi è la domanda se gli sforzi profusi in questi anni per allestire e mantenere laboratori didattici, soprattutto per i corsi d’Ingegneria, abbia ancora senso, a fronte di una carenza di organico e di mezzi. Nella discussione sin qui affrontata, che vedo ripetersi in molte sedi lungo la nostra penisola, ritengo che si debba cercare di valutare la situazione alla luce del maggior numero di elementi possibili.

In particolare è fondamentale che la discussione non rimanga confinata all’interno delle sedi accademiche, ma debba essere allargata a tutte le parti in causa, ossia anche agli studenti, alle aziende e più in generale al mondo del lavoro. Infatti senza un

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parere di ritorno sulle aspettative e sul livello di soddisfazione di chi impiega e utilizza gli ingegneri che formiamo, qualunque decisione rischia di essere slegata, se non addirittura contraria alle reali esigenze del mondo del lavoro: in questo senso auspico che questa riflessione stimoli pareri e una discussione sull’utilità della didattica sperimentale, accompagnata dall’espressione di idee e suggerimenti.

Personalmente, insegnando corsi di misure, ho sempre sostenuto la necessità di attività sperimentali all’interno dei corsi universitari. I nostri percorsi formativi offrono poche occasioni per confrontarsi con prove pratiche, in cui il sapere cominci a diventare saper fare. Spesso i nostri studenti, allenati al rigore numerico, sono convinti che la realtà sperimentale debba adeguarsi ai modelli numerici e non viceversa; manca totalmente il senso pratico, la capacità di saper agire; rimane una distanza abissale tra quanto studiato sui libri e il mondo reale che rimane sempre lontano: spesso manca la consapevolezza che, affinché qualcosa funzioni, è necessario collegare una presa di corrente e attivare un interruttore (fatti non così banali e scontati). I miei studenti spesso lamentano che i nostri corsi sono troppo teorici e che mancano le possibilità di imparare a fare: ecco perché ho da sempre lottato perché almeno il 30% dei corsi del mio gruppo fossero svolti in laboratorio (all’estero si viaggia su percentuali prossime al doppio), malgrado i numeri dei nostri corsi rendano questa impresa quasi impossibile.

Nel 2001, dalle colonne di questa stessa rivista, in occasione dell’inaugurazione dei laboratori sperimentali che il Politecnico di Milano aveva attivato presso il nuovo campus di

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Bovisa, si era tentata un’analisi dei benefici attesi dai nuovi laboratori, con i quali si voleva rendere più efficace la didattica, con lo scopo di migliorare la consapevolezza e la cultura delle misure.

A distanza di 12 anni è possibile trarre alcune conclusioni: l’aula destinata alle attività sperimentali di base è stata frequentata mediamente da un numero compreso tra 17.000 e 20.000 studenti/anno, sono stati messi a punto esercizi e attività per le quali si sono studiati con attenzione prerequisiti e risultati attesi, è stata incessantemente coltivata e mantenuta attiva una serie di contatti e confronti in sede internazionale con le Università più attive e attente alla didattica sperimentale, per mantenere attenzione a un continuo miglioramento. Si è trattato di una operazione soprattutto culturale, per convincere gli studenti che le ore di laboratorio non solo non sono ore di vacanza, ma sono forse i momenti più importanti nella loro formazione: questo ha certamente imposto anche un modo diverso di fare didattica.

Quanto sin qui fatto, oserei dire in

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LETTERE AL DIRETTORE

modo quasi miracoloso, grazie soprattutto alla buona volontà di molti giovani, ha incontrato l’assistenza iniziale di alcuni sponsor, prevalentemente società che operano nel mondo delle misure e dei controlli, alcune di queste al nostro fianco in modo continuativo e assiduo. I costi di manutenzione sono stati contenuti nell’ordine di qualche migliaio di euro/anno, per attività di riparazione, manutenzione e ripristino. I maggiori costi hanno riguardato la sorveglianza, per permettere l’apertura delle aule per il maggior tempo possibile. Con un impegno considerevole si ritiene di avere contribuito al raggiungimento dell’obiettivo di migliorare la consapevolezza dell’importanza delle attività sperimentali.

Una recente valutazione a livello europeo ha mostrato come, ad esempio, nel Regno Unito (un modello certamente da considerare con attenzione, visti i risultati ottenuti delle proprie Università in ambito internazionale) l’attività didattica basata su laboratori coinvolga in maniera pesante il lavoro scolastico sin dalla scuola primaria: la formazione

appare meno pesante, ma più efficace. Non si vuole attribuire tutto il merito ai laboratori didattici, ma certamente l’attenzione verso questo tipo di attività contribuisce a creare un modello didattico ancora rivoluzionario che costituisce un mattone fondamentale della formazione.

In questo scenario io e tutti coloro i quali hanno in questi anni speso molte delle proprie energie alla preparazione ed erogazione di una didattica imperniata sui laboratori, guardiamo con assoluta preoccupazione all’evoluzione attuale, che sembra inevitabilmente condurre alla fine di questa esperienza in Italia, contribuendo con un piccolo ulteriore colpo ad allontanare il nostro Paese dalla corsa con i migliori. Anzi, il nostro desiderio sarebbe quello di poter fare molto di più, combattendo contro le difficoltà quotidiane, che prima di essere un problema economico sono in realtà un problema di mentalità, adottando la mentalità solitamente vincente per cui si combatte la crisi di un settore investendo ancora di più.

Se è pur vero che uno dei problemi principali risiede nei numeri impressionanti di studenti delle sedi universitarie italiane, ritengo comunque che sia importante non arrendersi e, nei limiti del possibile, sia necessario tentare di amplificare gli sforzi per offrire un servizio di attività sperimentale a tutti i nostri studenti.

Vorrei ricordare il caso di una celebre università inglese, che, trovandosi in una posizione molto bassa per la qualità della didattica erogata, ha prodotto uno sforzo anche economico impressionante fornendo a ciascuno studente materiale utile a svolgere attività sperimentale nel corso dei cinque anni di studio: è stata una scelta ponderata e coraggiosa, ma che ha permesso il rilancio di quella sede un tempo prestigiosa.

Se questa è la mia posizione, certamente motivata da due decenni d’interesse sul tema ma pur sempre personale, desidero, come già scritto, attivare con questa breve lettera una discussione che serva a raccogliere esperienze lungo la nostra penisola,

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lo di nostri colleghi cui ho inviato la lettera per cominciare a raccogliere contributi e spunti di discussione, da pubblicare su questo numero per poi estendere la discussione sulla pagina Facebook e su Tutto_Misure News. La crescente mancanza di fondi per laboratori didattici credo sia il risultato (i) dei tagli di bilancio che da troppo tempo si susseguono; (ii) della scarsa propensione delle Università a integrare i bilanci Ministeriali con proventi diversi, quali proventi da attività di trasferimento tecnologico, ricerca applicata, ecc., (iii) dello scarso “coraggio” delle Amministrazioni a emulare il caso inglese che citi. Risultato: le esercitazioni di Laboratorio se ci sono, bene, se non ci sono, fa lo stesso.

Eppure sempre maggiore è, da parte degli studenti, il rammarico di non usufruire maggiormente dei laboratori Didattici di base e avanzati. E che dire dei Laboratori virtuali? Premesso che il Laboratorio Virtuale non può, e non dovrebbe sostituire quello reale, mi sembra che neanche in licenze/studente per esercitazioni virtuali le Università siano disposte a investire… ma mi poso sbagliare.

Quanto scrivi merita un’attenta considerazione da parte degli stakeholder delle Università – le imprese.

Troppo spesso si ascoltano le lamentele da parte industriale su una preparazione universitaria troppo intrisa di sapere a largo spettro, ma carente di saper fare. Eppure, seppur con lodevoli eccezioni, in poche investono sui loro potenziali e futuri dipendenti partecipando alla realizzazione e allo “svecchiamento” dei laboratori didattici. Morale, laboratori sottodimensionati e “vecchi”. E in tempi di crisi come questo, un’inversione di rotta sembra proprio remota!

Franco Docchio Caro Cigada, condivido pienamente quanto hai scritto. Nelle schede del riesame per i diversi Corsi di Studio universitari, richiesti dal MIUR, emerge come una costante per Ingegneria la lamentela degli studenti relativa al tempo molto

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pareri e opinioni. Se da quanto riceverò vi sarà lo stimolo a proseguire, continuerò il mio lavoro con rinnovato vigore, certo di operare per un fine utile e importante, sperando di riuscire anche a coinvolgere in questa attività “rivoluzionaria” tutti coloro i quali fossero disposti a fornire il proprio contributo. Se, viceversa, il parere della maggioranza fosse contro la didattica sperimentale, non potrò fare altro che prenderne atto e cominciare un percorso alternativo.

Come ho già scritto, il problema non è solamente economico: tuttavia esiste anche il problema economico e il mio sogno sarebbe quello di poter sostenere la didattica sperimentale grazie a una minima collaborazione con un piccolo gruppo di sponsor, che aiuti ad arricchire le esperienze con idee nuove e fresche, a tenere le attrezzature aggiornate e in grado di offrire il migliore servizio a studenti e aziende. Spesso, in passato, per le attività didattiche si sono dimostrati perfetti anche sensori considerati “scarti” solo perché al di fuori delle incertezze previste da specifica: per un laboratorio didattico sono forse gli strumenti migliori, perché insegnano a superare le difficoltà più importanti, ma questo è solo un esempio.

Spero che la sopravvivenza delle attività sperimentali, fondamentali per una buona preparazione, non sia un sogno troppo utopico, ma le rivoluzioni partono dalle piccole cose per poter arrivare a quelle grandi. Tra qualche mese spero di poter tornare su queste pagine con un aggiornamento e una sintesi delle opinioni ricevute.

Invito comunque tutti i lettori, anche se non avessero disponibilità immediate per aiutare i nostri sforzi di mantenimento delle attività sperimentali all’interno dei laboratori didattici, a rispondere a questa sollecitazione esprimendo i loro pareri, le loro proposte e, perché no, le loro critiche.

Alfredo Cigada Caro Alfredo, ricevo e pubblico volentieri la tua lettera. Il mio commento precede quel-

LETTERE AL DIRETTORE

limitato dedicato alle attività in laboratorio. Queste risultano fondamentali in quanto per insegnare “a fare” bisogna aver imparato “a saper fare”, il che è possibile solo con una intensa frequentazione dei laboratori sia didattici, sia di ricerca, possibilmente almeno per gli studenti che frequentano le lauree magistrali. A questo proposito inviterei gli interessati a leggere l’interessante articolo “IL LABORATORIO DIDATTICO” scritto dai colleghi purtroppo scomparsi: Prof. ing. Italo GORINI e Prof. ing.

Serio SARTORI, disponibile sul sito della nostra associazione GMEE all’indirizzo: www.gmee.org/ attachments/ar ticle/94/ laboratorio_didattico.pdf.

Cordiali saluti Mario Savino (Politecnico di Bari) Caro Cigada, ho letto con grande interesse la tua lettera. Operando da tempo in una piccola sede, abbiamo sempre avuto difficoltà a gestire i laboratori didattici ed in particolare quelli specifici per le misure.

In genere, si preferisce investire risorse su laboratori intesi come aule attrezzate con PC, attività pregevolissima ma che di fatto non ha nulla di “realmente” sperimentale.

Noi abbiamo seguito il detto “di necessità virtù”, per cui abbiamo operato in due direzioni; – creazione di un laboratorio polifunzionale di Facoltà, in cui tutti i docenti coinvolti in attività sperimentali potessero svolgere le proprie attività didattiche sperimentali (corsi di fisica, controlli, elettronica, elettrotecnica, misure, ..); – creazione di un laboratorio remotizzato, così da offrire più opportunità agli allievi di avvicinarsi alle attività sperimentali.

Non so se queste soluzioni possano essere adottate ovunque: nel nostro caso hanno permesso di continuare a offrire una più che adeguata formazione ai nostri allievi.

Cordialmente Pasquale Daponte (Università del Sannio)

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TECNICA DI MISURA DELLA COPPIA PRECISA E ROBUSTA DA 50 N·M A 10 KN·M Le funzionalità del torsiometro digitale a flangia T40B di HBM Test and Measurement, da sempre sinonimo di qualità e affidabilità, sono da oggi ampliate con gli intervalli di misura 50 e 100 N·m, in modo da rendere disponibili gli intervalli di misura della coppia nominale da 50 N·m a 10 kN·m.

Grazie alla struttura compatta del torsiometro, è possibile integrarlo facilmente nelle più varie applicazioni, ad esempio per il controllo di motori elettrici e sistemi di trazione ibridi. Il sistema magnetico opzionale di misurazione del numero di giri genera 1.024 impulsi per giro, garantendo così una misurazione estremamente precisa anche con numero di giri molto basso. Grazie al principio di misurazione magnetica, i vapori di olio e lo sporco non influiscono sulla misurazione del numero di giri. La trasmissione digitale dei dati tra rotore e statore garantisce l’esclusione di pressoché ogni disturbo.

In sintesi, T40B può essere definito come sistema preciso e robusto che consente una misurazione priva di disturbi della coppia e del numero di giri anche in condizioni ambientali critiche in campo industriale.

Per ulteriori informazioni: www.hbm.com/it/menu/prodotti/ trasduttori-e-sensori/coppia HBM Test and Measurement Fondata in Germania nel 1950, Hottinger Baldwin Messtechnik (HBM Test and Measurement) si è costruita una reputazione come leader mondiale di tecnologia e del mercato nell’industria delle misurazioni e prove. HBM offre prodotti per la catena di misurazione completa, dalle prove virtuali a quelle fisiche. Le sedi di produzione sono situate in Germania, U.S.A. e Cina; HBM è presente in più di 80 Paesi nel mondo.

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NEWS

MICROFONO PER MONTAGGIO A PARETE Il microfono G.R.A.S. 47AX 0,5“CCP da incasso, a basso profilo, è un microfono di precisione da mezzo pollice con preamplificatore incorporato. Con un altezza (al diaframma) di soli 8 mm, il microfono 47AX è adatto per montaggio a incasso in piastre nelle applicazioni con sensori multipli (array microfonici) per la mappatura del rumore e in altre applicazioni con vincoli dimensionali. Il montaggio a incasso è ideale dove è possibile forare la struttura, come un modello di creta, per posizionare il microfono. Il 47AX è disponibile anche come kit 67AX Array, che include una piastra di 400 mm di diametro predisposta per il montaggio. Il 47AX è posizionato asimmetricamente nella piastra di montaggio, per fornire una risposta in frequenza più uniforme. Il microfono si basa sullo standard IEC 61094.

Caratteristiche • microfono a pressione prepolarizzato con una gamma dinamica 22-146 dB; • range di frequenza da 3,15 Hz a 20 kHz; • preamplificatore incorporato a basso consumo tipo CCP (constant current); • circuito TEDS per l’identificazione automatica del trasduttore (supporta IEEE 1451.4) • cavo integrale di 1,5 m con connettore microdot più un adattatore per cavo BNC. Applicazioni tipiche: spazi ristretti, incasso in modelli in creta, mappature del rumore, misure di rumore in generale.

Per ulteriori informazioni: www.luchsinger.it

VIDEOCAMERE AD ALTA VELOCITÀ E REGISTRATORI LTR Instrumentation Devices Srl, specializzata nelle soluzioni di misura e analisi per la sperimentazione scientifica e industriale, propone un’ampia gamma di videocamere ad alta velocità; robuste e compatte, basate su sensore CMOS di elevata qualità, offrono alta risoluzione e la possibilità di effettuare riprese fino ad alcune decine di migliaia di fotogrammi al secondo.

Restituiscono immagini e filmati di elevata definizione e chiarezza tali da permettere la comprensione di scene anche estremamente veloci in tutti i loro dettagli.

Le videocamere ad alta velocità possono essere abbinate ai sistemi di registrazione a lungo termine della famiglia LTR (Long Time Recording); disponibili nelle versioni portatili o fisse, sono in grado di registrare

scene, ad alta velocità e ad alta risoluzione, da poche decine di minuti fino ad alcune ore.

Alcune applicazioni riguardano: • Sperimentazione meccanica e automotive;

• Crash e impact test; • Analisi del moto nello sport; • Fenomeni elettrici e meccanici; • Processi industriali e produttivi.

Per ulteriori informazioni: www.instrumentation.it

COMMENTI ALLE NORME

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COMMENTI ALLE NORME: LA 17025 A cura di Nicola Dell’Arena (ndellarena@hotmail.it)

Non conformità, azioni correttive, azioni preventive, reclami e miglioramento - Parte settima Non conformità e azioni correttive

A great success has been attributed to this interesting series of comments by Nicola Dell’Arena to the Standard UNI CEI EN ISO/IEC 17025.

RIASSUNTO Prosegue con successo l’ampia e interessante serie di commenti di Nicola Dell’Arena alla norma UNI CEI EN ISO/IEC 17025. I temi trattati sono: La struttura della documentazione (n. 4/2000); Controllo dei documenti e delle registrazioni (n. 1/2001 e n. 2/2001); Rapporto tra cliente e laboratorio (n. 3/2001 e n. 4/2001); Approvvigionamento e subappalto (n.

3/2002 e n. 1/2003); Metodi di prova e taratura (n. 4/2003, n. 2/2004 e n. 3/2004); Il Controllo dei dati (n. 1/2005); Gestione delle Apparecchiature (n. 3/2005, n. 4/2005, n. 3/2006, n. 3/2006, n. 4/2006, n.

1/2007 e n. 3/2007); Luogo di lavoro e condizioni ambientali (n. 3/2007, n. 2/2008 e n. 3/2008); il Campionamento (n. 4/2008 e n. 1/2009); Manipolazione degli oggetti (n. 4/2009 e n. 2/2010), Assicurazione della qualità parte 1.a (n. 4/2010); Assicurazione della qualità parte 2.a (n. 1/2011); Assicurazione della qualità parte 3.a (n. 2/2011).

Non conformità, azioni correttive, ecc. parte 1.a (n. 4/2011), parte 2.a (n. 1/2012), parte 3.a (n. 2/2012), parte 4.a (n. 3/2012), parte 5.a (n. 4/2012), parte 6.a (n. 1/2013).

AUDIT SUPPLEMENTARI

La norma, al punto 4.11.5, prescrive che “quando l’identificazione delle non conformità o degli scostamenti suscitano dei dubbi circa la conformità del laboratorio nei confronti delle proprie politiche e procedure o nei confronti della presente norma internazionale, il laboratorio deve assicurare che i settori di attività interessati siano sottoposti ad audit, in conformità al punto 4.14, il più presto possibile”.

Il requisito è giusto ed è di facile

applicazione, ma va applicato solo nel caso di gravissime non conformità (non una sola, anche se grave).

Del resto questo concetto di applicazione viene ben chiarito con la Nota della norma “gli audit supplementari spesso seguono l’attuazione di azioni correttive per confermarne l’efficacia. Un audit supplementare dovrebbe rendersi necessario solo quando viene identificato un rischio o un problema grave per l’andamento dell’impresa”. La norma parla al plurale, cioè più di un audit supplementare, ma per me e per un laboratorio accreditato esso è un evento eccezionale.

Questo requisito è un pezzo forte e storico dei sistemi qualità. Esso esisteva sin dalla prima norma sulla garanzia della qualità e aveva una valenza seria e di garanzia di tutto il sistema messo in atto. È uno strumento che si deve utilizzare moltissimo nei primi anni di applicazione dei sistemi qualità, ma che dovrebbe

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scomparire del tutto in un laboratorio accreditato. Mi spiego: è facile nella prima applicazione della norma, soprattutto se fatta con un responsabile della qualità non adeguatamente preparato, che il laboratorio trovi difficoltà e commetta molti errori in quasi tutti i requisiti.

Naturalmente la maggior parte degli errori avviene nei requisiti gestionali che applica per la prima volta (se sbaglia quelli tecnici, è meglio che chiuda!). A questo punto conviene effettuare un audit per verificare cosa è successo e adeguare il sistema o preparare il personale. Segue una seconda o una terza applicazione: qui le non conformità o gli errori devono per forza diminuire e ridursi quasi a zero, per cui non c’è più il bisogno di utilizzare lo strumento dell’audit supplementare.

Questo requisito è applicato anche dall’organismo di accreditamento, soprattutto nella fase di primo accreditamento, quando le non conformità si riferiscono a molteplici requisiti della 17025. Qualora l’organismo di accreditamento dovesse applicare questo strumento durante il periodo di accreditamento, il laboratorio è a rischio revoca o chiusura.

POSIZIONE DI ACCREDIA SUL 4.11.5

Accredia prescrive la laconica frase “si applica il requisito di norma” ed è giusto, vista la facilità di applicazione e interpretazione del requisito.

REGISTRAZIONI

Nel rispetto delle norme sulla documentazione, questa volta, riporto un

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COMMENTI ALLE NORME

conformità all’interno del sistema di gestione, mentre nel punto 1 (grassetto) si riporta il codice d’identificazione del Rapporto di Non Conformità (ad esempio RNC.008) Insieme al Rapporto ho il piacere di riportare un’altra registrazione dal nome “Situazione delle azioni correttive/preventive”, che non è riportata come requisito da nessuna norma ma può essere utile alla società per tenere sotto controllo le azioni correttive e preventive nel suo procedere nel tempo. Esso è uno strumento indicato nelle prime norme sulla garanzia della qualità e non più riportato nelle nuove norme.

AZIONE DI RECUPERO

Nel recente passato era stato coniato e applicato il termine “azione di recupero” che non veniva riportato da nessuna norma (tanto per creare confusione e zizzania). Constato con sommo piacere che nelle ultime versioni di Accredia questo temine è sparito. esempio di registrazione che può essere utilizzata anche da una società che applica la ISO 9001.

L’ho chiamato Rapporto di Non conformità in accordo alle vecchie norme e per continuare con il lessico classico a me familiare. Si può dare qualsiasi nome alla registrazione, visto che le 9000 e 17025 non danno alcun nome, purché il Rapporto riporti tutte le fasi previste dalle norme.

Esso è adatto a tutte le necessità sia per non conformità gestionali sia tecniche, è completo per tutte le fasi previste dalle norme e con la voce All. (Allegato) riportata a ogni fase è aperto a tutta l’ulteriore documentazione che si potrebbe produrre (come ad esempio un documento di pianificazione). I numeri in grassetto

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sono un mio artificio per indicare nella procedura cosa fare in dettaglio per ogni singolo punto. Esso è adatto per documentare sia le azioni correttive di origine interna sia quelle provenienti dall’esterno (cliente, organismo di accreditamento o di certificazione).

Nel modello, il codice Mod. 05.0 indica l’identificazione della revisione zero del modello Rapporto di non

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NEWS

ACQUISIZIONE PARALLELA DI TENSIONI ELETTRICHE ELEVATE E GRANDEZZE DI MISURA MECCANICHE Il sistema di acquisizione dati QuantumX si è affermato in brevissimo tempo come soluzione altamente flessibile in tutti i casi in cui sia necessario rilevare grandezze di misura meccaniche, idrauliche e termiche. Il nuovo condizionatore di segnale ad alto voltaggio SCM-HV, sviluppato dalla specialista in tecniche di misura HBM, consente di trasformare le tensioni elettriche elevate in modo tale da poter essere acquisite contemporaneamente a tutte le altre. Oggi è quindi possibile rilevare parallelamente sia le tensioni elettriche sia le grandezze di misura meccaniche, elaborando insieme i rispettivi dati, risparmiando tempo e denaro.

Il nuovo condizionatore di segnale ad alto voltaggio è conforme alla Direttiva EN61010 e alle prescrizioni previste per la categoria di misura IEC da 2 a 300 Volt. In caso di misurazioni al di fuori della categoria, è possibile acquisire persino segnali fino a 500 Volt.

Abbinandolo a QuantumX, è possibile impostare velocità dati fino a 100 kS/sec per canale.

SCM-HV opera nella classe di precisione di 0,05 con un intervallo di temperature da -20 a +60 ° C. Con questa new entry, HBM offre la soluzione giusta per ogni categoria IEC e rafforza ulteriormente le caratteristiche di QuantumX come sistema universale di acquisizione dei dati di misura per tutte le grandezze di misura fisiche.

Per ulteriori informazioni: www.hbm.com/it/menu/prodotti/elettronica-e-software-di-misura

NUOVO FINECORSA DI SICUREZZA A TRANSPONDER L’impiego dei sistemi di sicurezza decentralizzati, come ad esempio i moduli SIMATIC ET 200pro ed ET 200S, è in costante aumento sia sulle macchine sia sugli impianti, grazie alla semplificazione e alla riduzione dei costi di cablaggio che questi sistemi consentono.

La società tedesca EUCHNER, rappresentata in Italia da TRITECNICA spa, offre a propri clienti versioni specifiche di finecorsa di sicurezza a transponder per la verifica della posizione dei ripari di sicurezza della serie CES e CET (con blocco del riparo per impiego su macchine che presentano movimenti con inerzie pericolose) appositamente realizzate per questo tipo di applicazioni.

I dispositivi di queste serie permettono il collegamento diretto ai moduli di sicurezza tramite connettori standard M12, facilitando ulteriormente il cablaggio. L’impiego della tecnologia a transponder assicura il massimo livello di sicurezza secondo EN ISO 13849-1 (categoria 4 e PLe) e la massima protezione contro le manomissioni. La costruzione particolarmente robusta ne consente l’impiego anche in ambienti estremamente gravosi.

Per ulteriori informazioni: www.tritecnica.it

NUOVA TECNOLOGIA AVANZATA PER IL SISTEMA DI MISURA 3D PORTATILE TRACKARM CAM2 (Gruppo FARO Technologies), leader mondiale della tecnologia di misura 3D, presenta la nuova generazione della tecnologia TrackArm, il sistema portatile di misura 3D estremamente versatile ed economicamente vantaggioso, che unisce le funzionalità di misurazione a lungo raggio e l’elevata precisione del CAM2 Laser Tracker alla flessibilità del CAM2 Arm. La perfetta e diretta combinazione di questi dispositivi metrologici amplia il volume di lavoro del sistema, permettendo di riposizionarlo rapidamente in qualsiasi punto all’interno del range di misurazione del Laser Tracker, pur mantenendo lo stesso sistema di coordinate e la stessa interfaccia software. Si tratta di una soluzione ideale per i settori automobilistico, aerospaziale e produzione di macchinari pesanti, così come per le aziende che forniscono componenti di grandi dimensioni ai settori costruzione di gallerie, minerario, energia idroelettrica ed eolica.

TrackArm unisce il Laser Tracker Vantage, che garantisce un range operativo fino a 80 metri, all’intera gamma dei bracci di misura CAM2 (Edge, Prime e Fusion), per formare un sistema a lunga portata con sei gradi di libertà. Il software CAM2 Measure 10 offre una semplice interfaccia utente che consente di passare rapidamente da un sistema all’altro. Installando la sonda di scansione laser CAM2 sul braccio di misura si hanno ulteriori funzionalità di scansione e ispezione senza contatto per eseguire reverse engineering, comparazioni pezzo/CAD e altre tipologie d’ispezioni.

Non ci sono limitazioni legate alla linea di vista: CAM2 TrackArm è in grado di passare dal Tracker al braccio di misura, consentendo ai sei gradi di libertà del CAM2 Arm di raggiungere i punti più nascosti, che sono esterni alla linea di vista del Laser Tracker, addirittura dietro gli angoli e all’interno dei fori. È quindi possibile misurare qualsiasi cosa, indipendentemente dalla dimensione e dal posizionamento.

TrackArm è disponibile come sistema completo (Laser Tracker, CAM2 Arm e kit TrackArm). Gli utenti attuali del CAM2 Arm o del Laser Tracker possono ordinare l’upgrade al TrackArm per poter lavorare con le due CMM portatili contemporaneamente.

Per ulteriori informazioni: www.cam2.it

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T U T T O _ M I S U R E Anno XV - n. 2 - Giugno 2013 ISSN: 2038-6974 Sped. in A.P. - 45% - art. 2 comma 20/b legge 662/96 - Filiale di Torino Direttore responsabile: Franco Docchio Vice Direttore: Alfredo Cigada Comitato di Redazione: Salvatore Baglio, Antonio Boscolo, Marcantonio Catelani, Marco Cati, Pasquale Daponte, Gianbartolo Picotto, Luciano Malgaroli, Massimo Mortarino Redazioni per: Storia: Emilio Borchi, Riccardo Nicoletti, Mario F. Tschinke Le pagine delle Associazioni Universitarie di Misuristi: Stefano Agosteo, Bruno Andò, Filippo Attivissimo, Alfredo Cigada, Domenico Grimaldi, Claudio Narduzzi, Marco Parvis, Anna Spalla Lo spazio delle altre Associazioni: Franco Docchio, Alfredo Cigada Le pagine degli IMP: Maria Pimpinella Lo spazio delle CMM: Alberto Zaffagnini Comitato Scientifico: ACISM-ANIMA (Roberto Cattaneo); AEI-GMTS (Claudio Narduzzi); AIPnD (Giuseppe Nardoni); AIS-ISA (Piergiuseppe Zani); ALPI (Lorenzo Thione); ANIE (Marco Vecchi); ANIPLA (Marco Banti, Alessandro Ferrero); AUTEC (Anna Spalla), CNR (Ruggero Jappelli); GISI (Abramo Monari); GMEE (Giovanni Betta); GMMT (Paolo Cappa, Michele Gasparetto); GRUPPO MISURISTI NUCLEARI (Stefano Agosteo) INMRI – ENEA (Pierino De Felice, Maria Pimpinella); INRIM (Rodolfo Zich, Paolo Vigo, Franco Pavese); ISPRA (Maria Belli); OMECO (Clemente Marelli); SINAL (Paolo Bianco); SINCERT-ACCREDIA (Alberto Musa); SIT (Paolo Soardo); UNIONCAMERE (Enrico De Micheli)

Videoimpaginazione e Stampa: la fotocomposizione - Torino Autorizzazione del Tribunale di Casale Monferrato n. 204 del 3/3/1999.

I testi firmati impegnano gli autori.

A&T - sas Direzione, Redazione, Pubblicità e Pianificazione Via Palmieri, 63 - 10138 Torino Tel. 011 0266700 - Fax 011 5363244 E-mail: info@affidabilita.eu Web: www.affidabilita.eu Direzione Editoriale: Luciano Malgaroli Massimo Mortarino È vietata e perseguibile per legge la riproduzione totale o parziale di testi, articoli, pubblicità e immagini pubblicate su questa rivista sia in forma scritta sia su supporti magnetici, digitali, ecc.

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NEL PROSSIMO NUMERO • • • E

Il tema: la Fotonica e le misure Supplemento alla GUM: proposte di revisione Trasferimento Tecnologico molto altro ancora...

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ABBIAMO LETTO PER VOI

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La Redazione di Tutto_Misure (franco.docchio@ing.unibs.it)

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BREVE STORIA DELL’ELETTRICITÀ (DALLE OSSERVAZIONI DI TALETE AL MONDO DEI MICROPROCESSORI) Walter di Gregorio 94 pp. – Philobiblon Edizioni, Ventimiglia (2011) ISBN 978-88-88591-59-9 – Prezzo: € 10,00 L’autore ripercorre, per un pubblico senza preparazione specifica, duemilacinquecento anni di storia dell’elettrologia e del magnetismo, e delle applicazioni tecnologiche più significative che ne sono derivate dalla seconda metà del XIX secolo. È un breve itinerario storico che si propone di accompagnare il lettore attraverso scienziati, teorie, esperimenti, invenzioni e brevetti, aiutandolo il più possibile a familiarizzare con alcuni concetti basilari di elettrotecnica, elettronica e telecomunicazioni.

L’Autore – Walter Di Gregorio è docente di Elettrotecnica ed Elettronica dal 1987. Perito elettronico, si è laureato in Ingegneria Industriale. In qualità di cultore della materia, ha svolto seminari universitari di Teoria del Circuiti ed è autore di circa 50 articoli tecnico-scientifici in campo elettrico ed elettronico, in parte relativi all’evoluzione storica di tali discipline. * In considerazione del fatto che il libro, per problemi di distribuzione, è di difficile reperibilità in regioni diverse da Liguria, Piemonte e Val d’ Aosta, l’editore, per acquisti diretti ed esclusivamente ai lettori di TUTTO_MISURE, è disposto a inviarlo a domicilio, con spese a proprio carico e pagamento posticipato, entro 30 gg, tramite bollettino postale accluso al plico, al solo prezzo di copertina. Inviare l’ordine via mail a: philobiblonedizioni@libero.it oppure telefonare al n° 0184/230555.

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