Tutto_Misure 02/2015 by Tutto_Misure

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 XVII N. 02 ƒ 2 015 AFFIDABILITÀ & TECNOLOGIA

EDITORIALE A&T OK, innovazione di casa nostra... meno

IL TEMA: SENSORI E RETI DI SENSORI 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 17- Giugno 2015 In caso di mancato recapito, inviare al CMP di Torino R. Romoli per restituzione al mittente, previo pagamento tariffa resi – C0ntiene I.P.

TUTTO_MISURE - ANNO 17, N. 02 - 2015

Sensori per il monitoraggio di pazienti Camicia sensorizzata Misure colorimetriche Naso elettronico

GLI ALTRI TEMI Diagnostica di assili ferroviari Odometria con sistemi di visione Misura delle ceneri dell’Etna Misura del Flicker

ALTRI ARGOMENTI Metrologia legale e forense Il nuovo SI La 17025 - Audit parte V Il Convegno annuale dei Centri ACCREDIA

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TUTTO_MISURE

ANNO XVII N. 02 ƒ 2015

IN QUESTO NUMERO Dispositivo indossabile autonomo per la misura dei parametri vitali con modulo di power harvesting Wearable sensorized T-Shirt with power harvesting module A. Dionisi, E. Sardini, M. Serpelloni

101 Diagnostica mediante laser-ultrasonics su assili ferroviari Train axle diagnostics by laser ultrasonics A. Cavuto, M. Martarelli, G. Pandarese, G.M. Revel, E.P. Tomasini

115 Odometria per veicoli autonomi con sistemi di visione - Confronto sperimentale di tre obiettivi Visual odometry for autonomous vehicles: experimental comparison among three lenses M. Pertile, S. Chiodini, S. Debei, E. Lorenzini

119 Accreditamento dei Laboratori di prova operanti nel settore EMC Accreditation of test laboratories operating in the EMC field C. Carobbi

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Editoriale: A&T OK, innovazione di casa nostra... meno (F. Docchio) 85 Comunicazioni, Ricerca e Sviluppo, dagli Enti e dalle Imprese Notizie nel campo delle misure e della strumentazione 87 Il tema: Sensori e reti di sensori Sensori colorimetrici (D. Aloisio, S.G. Leonardi, G. Neri, N. Donato) 93 Rete di sensori indossabili (E. Piuzzi, S. Pisa, E. Pittella) 97 Dispositivo indossabile autonomo (A. Dionisi, E. Sardini, M. Serpelloni) 101 Naso elettronico basato su sensori YCoO3 (T. Addabbo, F. Bertocci, A. Fort, M. Mugnaini, V. Vignoli, R. Spinicci) 105 Gli altri temi: Misure per la sicurezza Monitoraggio distribuito delle ceneri vulcaniche per la sicurezza del trasporto aereo (B. Andò, S. Baglio, V. Marletta) 111 Gli altri temi: Misure per il settore ferroviario Diagnostica mediante laser-ultrasonics su assili ferroviari (A. Cavuto, M. Martarelli, G. Pandarese, G.M. Revel, E.P. Tommasini) 115 Gli altri temi: Misure per il settore aerospaziale Odometria per veicoli autonomi con sistemi di visione (M. Pertile, S. Chiodini, S. Debei, E. Lorenzini) 119 La pagina di Accredia Notizie dall’Ente di accreditamento (a cura di R. Mugno, S. Tramontin, F. Nizzero) 123 La pagina di A.L.A.T.I. Associazione dei Laboratori Italiani di Taratura (a cura di P. Giardina) 127 La pagina di IMEKO Il nuovo sito web di IMEKO (a cura di P. Carbone) 129 Campi e compatibilità elettromagnetica Accreditamento dei Laboratori di prova operanti nel settore EMC (C. Carobbi) 131 I Seriali di T_M: Misure e Fidatezza Riflessioni e considerazioni conclusive (M. Catelani, L. Cristaldi, M. Lazzaroni) 135 Le Rubriche di T_M: Tecnologie in campo Elementi piezoelettrici a ultrasuoni (a cura di M. Mortarino) 139 Armoniche e Flicker... i soliti ignoti (C. Stazzone) 141 Manifestazioni, Eventi e Formazione 2015: eventi in breve 144 Le Rubriche di T_M: Metrologia generale Il nuovo SI (a cura di L. Mari) 145 Le Rubriche di T_M: La misura del software Quanto è grande un requisito? Parte II (L. Buglione) 147 Spazio Associazioni Universitarie di Misuristi Dalle Associazioni Universitarie di Misuristi 150 Le Rubriche di T_M: Metrologia legale e forense Il difetto presunto dei prodotti (a cura di V. Scotti) 153 Le Rubriche di T_M: Metrologia per tutti Parliamo ancora di competenza (a cura di M. Lanna) 155 Commenti alle norme: la 17025 Audit interno – Parte V (a cura di N. Dell’Arena) 157 Abbiamo letto per voi 160 News 91-118-124-128-130-132-134-136-138-149-159

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Franco Docchio

EDITORIALE

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A&T bene, innovazione di casa nostra... meno

A&T OK, Italian innovation not quite OK Cari lettori! L’incipit di questo Editoriale è dei migliori. Le cifre dell’evento Affidabilità & Tecnologie (A&T) 2015 sono estremamente positive: 310 espositori (+15% rispetto all’edizione 2014), più di 7.600 visitatori (+14%) e una partecipazione ai Convegni al di là delle aspettative più rosee. Molti lettori di Tutto_Misure interessati al mondo delle Tarature e Prove si sono ritrovati al Lingotto per il Convegno Annuale dei Centri LAT e per le riunioni tecniche pomeridiane, consolidando il rapporto di favore tributato da Accredia all’Evento (e alla Rivista che ne è organo ufficiale), come manifestazione nazionale di riferimento per il settore Test, Misure e Prove. Il Leitmotiv dell’Evento (La Fabbrica intelligente, o “Industria 4.0”) è stato quanto mai azzeccato: in esso si è riconosciuta la gran parte dei Convegni. La quarta Rivoluzione Industriale (da qui il nome), che segue le tre precedenti (macchine a vapore, elettricità, automazione ed elettronica), si contraddistingue, come è noto, con il dirompente ingresso di Internet nei sistemi di produzione, che si “dematerializzano” fino a diventare veri e propri sistemi “ciber-fisici”, in grado d’interagire con gli operatori umani attraverso l’”Internet delle cose e dei servizi”. Interattività, decentralizzazione, operatività “Real time”, modularità, flessibilità sono tra gli attributi essenziali della Fabbrica Intelligente che della quarta rivoluzione è figlia. Le misure, la sensoristica e la visione sono, in questo ampio contesto, di vitale importanza. I sistemi di misura non solo trasmettono informazioni agli utenti, ma diventano parte integrante dei processi produttivi. I Robot industriali acquisiscono indipendenza operativa (oltre a incrementare la loro sicurezza intrinseca) dall’uso massivo di sensori di forza ai giunti: non a caso un noto produttore di Robot esponeva l’ultimo modello di braccio robotico “sensibile” alla presenza di ostacoli sul percorso di lavoro, che si ferma docilmente in presenza di una forza agente su di esso. La visione in Industria 4.0, in particolare, è stata oggetto di un convegno che ho avuto il compito di moderare, dove l’impatto di sistemi di visione, controllo e monitoraggio, sia bi- che tridimensionali, sulla produzione flessibile e sull’automazione è stato

adeguatamente dimostrato in numerosi e diversi settori produttivi. Un indice significativo dell’accresciuto gradimento degli stakeholders di A&T è l’interesse per la Rivista, sia cartacea sia sfogliabile in rete (www.issuu. com/tutto_misure), che è stata distribuita durante la manifestazione, e dall’aumentato numero e livello qualitativo degli inserzionisti che, di questi tempi, fa particolarmente piacere. Il costante e significativo progresso di A&T è segno della volontà delle imprese e degli operatori dei Test, Misure e Prove di innovare prodotti e processi, per uscire con forza dalla crisi. Questo è un quadro decisamente positivo, cui peraltro fanno da contraltare i risultati, appena divulgati, contenuti nel documento “Stato dell’Unione dell’Innovazione” (IUS 2014) che ho sulla scrivania. Un’indagine che ha valutato, a livello Europeo, venticinque indicatori raggruppati in tre dimensioni: i Facilitatori (driver dell’innovazione delle imprese), le Attività delle Imprese e i Risultati. Tornerò nel dettaglio sull’argomento nel prossimo numero telematico della Rivista, ma riassumo qui il risultato importante per noi: come negli anni scorsi ci attestiamo nella categoria (terza di quattro) degli “Innovatori Moderati” aumentando sì la nostra performance, ma rimanendo sempre ben al di sotto della media Europea (i migliori? Svezia, Danimarca, Finlandia, Germania) e venendo scavalcati dalla Repubblica Ceca. Nel complesso, c’è da dire che un incremento c’è stato, ma non così marcato come negli anni precedenti (segno della Crisi che ha continuato a colpire nel 2014). Il numero che state leggendo ha come tema “Sensori e Reti di Sensori”: raccogliendo il testimone da A&T, presenta una serie di casi di successo di Ricerca e Sviluppo Universitaria e Industriale nel settore dell’automazione, delle misure per la salute e il benessere, del monitoraggio chimico. Raccoglie tuttavia anche numerosi contributi, sotto forma di articoli e di rubriche, di particolare interesse per gli operatori delle misure, della taratura e delle certificazioni. Termina qui la serie di Articoli sulle Misure e la Fidatezza, che nel prossimo numero verrà sostituita da una Rubrica. Si conclude anche la serie di interventi sulla 17025 dedicati all’Audit. Spero che i contenuti siano di vostro interesse (e se mi leggerete in vacanza, vi auguro giornate rilassanti e proficue). 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@unibs.it)

Notizie nel campo delle misure e della strumentazione da Laboratori, Enti e Imprese

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. TESTING, INSPECTION & CERTIFICATION: LA SITUAZIONE IN ITALIA – UNO STUDIO CONGIUNTO ALPI (ASSOCIAZIONE ITALIANA LABORATORI E ORGANISMI D’ISPEZIONE E CERTIFICAZIONE) E CRIBIS D&B, SOCIETÀ DEL GRUPPO CRIF, PRESENTATO NELL’AMBITO DI UN CONVEGNO TENUTOSI LO SCORSO 6 MAGGIO A BOLOGNA

La situazione del comparto dell’attestazione di conformità in Italia è stata oggetto di uno studio congiunto ALPI (Associazione Italiana Laboratori e organismi d’ispezione e Certificazione) e CRIBIS D&B, società del Gruppo CRIF, presentato nell’ambito del convegno “Testing Inspection Certification (TIC): La situazione in Italia” tenutosi lo scorso 6 maggio a Bologna. Il convegno ha potuto contare sugli interventi del Dott. Bruno Panieri, Direttore Politiche Economiche di Confartigianato, dell’Ing. Luigi Perrisich, Direttore Ge-

nerale Confindustria Servizi Innovativi e Tecnologici e del Dott. Filippo Trifiletti, Direttore Generale di ACCREDIA. L’indagine, con riferimento agli anni 2011, 2012 e 2013, si poneva lo scopo di una prima fotografia del comparto, necessaria a definire un modello d’analisi da utilizzarsi periodicamente al fine di ottenere informazioni sulla numerosità, tipologia e andamento economico del complesso delle aziende operanti nel settore dell’attestazione di conformità. L’analisi dei dati raccolti da CRIBIS e sintetizzati dall’Ing. Rodolfo Trippodo, Presidente di ALPI, ha evidenziato la grande difficoltà di definire l’ambito stesso del comparto TIC in Italia. Le imprese operanti in questo settore sono inserite in numerosissimi e imprevedibili codici ATECO e solo attraverso una accurata selezione manuale, che tuttavia non può essere priva di omissioni, si è riusciti a definire un panel degli operatori del settore. In definitiva sono state prese in esame 3.228 aziende, 2.771 delle quali non sono accreditate, 2.007 Laboratori e 764 Organismi di Certificazione e Ispezione, e 457 accreditate, 344 Laboratori e 113 Organismi di Certificazione e ispezione (qui di seguito definiti OCI). La distribuzione di queste imprese sul

territorio nazionale, ricalca la diversa industrializzazione delle regioni Italiane, quindi le regioni con il maggior numero di operatori del settore TIC sono la Lombardia, l’Emilia Romagna, il Veneto, seguite da Piemonte, Campania e Toscana. Interessante anche notare come la maggior parte degli organismi abbia la data di fondazione dell’impresa tra la fine degli anni 80 e l’inizio degli anni 90 del secolo scorso, anni nei quali le esigenze di attestazione di conformità, e di mutuo riconoscimento, iniziavano a farsi più pressanti sull’onda degli eventi che hanno portato alla nascita della Comunità Europea e, successivamente, dell’Unione Europea. Negli anni successivi il mercato ha comunque registrato un incremento degli operatori del settore, con un altro picco, seppur di minore entità, proprio in questi anni di crisi o, se vogliamo, di grande cambiamento. Questo dato fa ben sperare sulla vitalità di un settore che è di fondamentale supporto alla competitività delle nostre aziende. Tra i tanti dati presentati, riteniamo particolarmente interessante soffermarci su sue aspetti: la dimensione d’impresa e la redditività. Relativamente alla dimensione d’impresa il comparto ricalca la dimensione media delle imprese italiane e quindi una grande frammentazione: – fino a 5 dipendenti = 77% – tra 6 e 50 dipendenti = 21% – oltre i 50 dipendenti = 2% A questa distribuzione fa eco analoga frammentazione dei fatturati (€): – Inferiore a 1 milione = 79% – Tra 1 e 5 milioni = 17% – Tra 5 e 10 milioni = 2% – Oltre i 10 milioni = 2% Da notare che gli organismi accreditati, tanto i laboratori quanto gli OCI, presentano fatturati mediamente più elevati rispetto ai soggetti non accreditati.

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sono disponibili nel Watch Report ALPI aggiornato a dicembre 2013 e per ogni informazione al riguardo è possibile contattare la segreteria dell’associazione all’indirizzo mail info@alpiassociazione.it o collegandosi sul sito web dell’Associazione www.alpiassociazione.it. Paolo Moscatti IMPLEMENTATO SU NUOVI IMPIANTI IDRICI S.I.M.P.Le., L’INNOVATIVO SISTEMA PER IL MONITORAGGIO DELLE PERDITE IN RETE, FRUTTO DI UNA SINERGIA FRA SPIN-OFF, UNIVERSITÀ E INDUSTRIA

Ad esempio il 42% dei Laboratori accreditati ha fatturato superiore al milione di euro, contro il 18% dei laboratori non accreditati. Tra gli Organismi di Certificazione e ispezione, quelli con fatturato superiore al milione di euro sono rispettivamente il 58% degli accreditati e il 20% dei non accreditati. Un dato curioso è rappresentato dal fatturato medio per dipendente. Sarebbe lecito attendersi una certa valorizzazione dell’accreditamento, ovvero un fatturato medio per dipendente superiore nei soggetti accreditati. Questo è verificato per gli OCI mentre è stranamente in controtendenza per i Laboratori dove sono i soggetti non accreditati a spuntare un maggior fatturato per dipendente. Pare quindi che il mercato riconosca il valore dell’accreditamento più nei confronti degli OCI che dei Laboratori. Questi ultimi, mediamente, sembrano non riuscire a recuperare sul mercato i maggiori costi dovuti al personale dedicato alle attività di ottenimento e mantenimento dell’accreditamento. Questo dato ripropone, in modo oggettivo, il tema della valorizzazione dell’accreditamento dei Laboratori di prova e di taratura. I trend di fatturato sono in leggera crescita tanto per i Laboratori quanto per gli OCI, con uno spunto maggiore, tra il 2012 e il 2013, a favore dei sog-

getti accreditati. Infine, a fronte di un rating che definisce di rischiosità inferiore alla media il 56% delle imprese del settore, con un “solo” 8% d’imprese a rischio elevato, si registra purtroppo un progressivo calo del Margine Operativo Lordo delle imprese del settore. Il dato sarebbe certo da indagare con maggior profondità ma lo rileviamo con una certa preoccupazione per il suo riflesso sulle capacità d’investimento che, soprattutto nei Laboratori, costituiscono elemento essenziale per la competitività e la crescita e dell’impresa. Questa indagine, come premesso, rappresenta il primo passo di un tentativo di caratterizzazione del settore TIC che, pur contribuendo per oltre il 2% al PIL Italiano, a oggi sfugge a ogni analisi settoriale. I dati raccolti

Lo scorso gennaio Acquedotto Pugliese ha presentato l’implementazione finale di S.I.M.P.Le. (System for Identifying and Monitoring Pipe Leaks), un innovativo sistema per la ricerca perdite in condotte idriche e fognarie interrate, brevettato e sviluppato da MoniTech srl, azienda spin off dell’Università del Salento, guidata dal Prof. Andrea Cataldo. S.I.M.P.Le. si basa su una tecnica di misura a microonde (la riflettometria nel dominio del tempo, TDR) e consente di monitorare e localizzare le perdite in rete, fornendo un valido ausilio all’efficientamento idrico e al controllo dello stato di salute delle condotte. Lo sviluppo e l’implementazione pratica del sistema (a cui ha collaborato attivamente anche il Prof. Nicola Giaquinto del Politecnico di Bari), oltre a costituire un’esperienza d’innovazione unica al mondo (per la prima volta e attraverso

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COMUNICAZIONI, RICERCA E SVILUPPO DA ENTI E IMPRESE

l’uso di una tecnica non convenzionale si è dotata una rete idrica di un sistema integrato per il monitoraggio delle perdite), costituisce anche un esempio concreto di collaborazione sinergica fra mondo dell’industria, start up e Università. CONTROLLO DELLE VIBRAZIONI DEL BASAMENTO DELLA “PIETÀ”

Il giorno 2 maggio è stato inaugurato il nuovo museo della Pietà Rondanini presso l’Ospedale Spagnolo al Castello Sforzesco di Milano. Alfredo Cigada ed Emanuele Zappa, del gruppo di Misure Meccaniche e Termiche del Politecnico di Milano hanno avuto un ruolo

importante di guida e coordinamento delle attività d’ingegneria legate alla progettazione di un basamento in grado di mitigare le vibrazioni ambientali provenienti dalla metropolitana e le scosse di un eventuale sisma. Si è trattato di un progetto imponente, multidisciplinare, durato oltre tre anni, che ha riunito competenze assai diverse e ha posto le basi per un approccio innovativo alla conservazione dei beni culturali. Il progetto, sostenuto da Comune di Milano e Fondazione Cariplo, ha visto quali attori principali, oltre al centro per la con-

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salute dei materiali, rivelandone i profili di umidità, le relative variazioni nel tempo e localizzando i punti interessati da eventuali fenomeni d’infiltrazioni, risalita o altri tipi di degrado.

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servazione dei beni culturali del Politecnico di Milano, l’Istituto Superiore per la Conservazione e il Restauro, la società Conservazione Beni Culturali, la THK, Miyamoto International, Arteria e Goppion.

COMUNICAZIONI, RICERCA E SVILUPPO DA ENTI E IMPRESE

dotti d’innovazione per il 2015, nella categoria Gold.

UNIVERSITÀ DEL SALENTO ED IMPORTANTE RICONOSCIMENTO EDIL GE.O.S. SRL SPERIMENTANO PER UNA STARTUP UN NUOVO SISTEMA DEL POLITECNICO DI MILANO PER IL MONITORAGGIO DIFFUSO DELL’UMIDITÀ NELLE STRUTTURE EDILI

Il prodotto premiato è il 3DCPS, un sistema rivoluzionario di bin picking, altamente flessibile e in grado di lavorare per mezzo di semplici adattamenti con diversi tipi di robot e con pezzi di geometrie e pesi assai diversi. Vision System Design è sicuramente una delle riviste di riferimento per l’innovazione nella visione a livello internazionale.

Il Gruppo di Ricerca di Misure Elettriche ed Elettroniche dell’Università del Salento, coordinato dal Prof. Andrea Cataldo, è stato di recente impegnato nel trasferimento tecnologico all’azienda Edil GE.O.S. srl (operante nel settore delle costruzioni e ristrutturazioni), di un sistema di monitoraggio diffuso dell’umidità in materiali e strutture edili. Tale sistema sfrutta elementi sensibili passivi filiformi (installati permanentemente all’interno della struttura da monitorare) da connettere a strumentazione di riflettometria a microonde, tramite appositi punti accessibili dall’esterno (al pari di normali prese elettriche). Grazie alla permanenza degli elementi sensibili all’interno della struttura, il sistema è in grado di effettuare controlli periodici dello stato di

appositi calibri e riferimenti, unita a dispositivi di posizionamento ripetibile della scocca, permette di attribuire al sistema la precisione necessaria per eseguire il collaudo dimensionale. La rapidità con la quale l’insieme robot-sensori esegue le operazioni di misura è compatibile con i tempi tipici delle linee di assemblaggio e consente, quindi, un controllo di processo in tempo reale fino al 100% della produzione. A ricevere il premio Bruno Rolle e Levio Valetti, rispettivamente Direttore Generale e Marketing Manager della Divisione Commerciale Italia.

NEWS

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ISS, Innovative Security Solutions, società spin off nata dal Gruppo di Misure Meccaniche del Politecnico di Milano, è nel gruppo di aziende individuate dalla rivista Vision System Design come creatrici dei migliori pro-

HEXAGON METROLOGY PREMIATA A MECSPE 2015 PER L’INNOVAZIONE NEI SISTEMI PRODUTTIVI In occasione della fiera MecSpe, svoltasi a Parma dal 26 al 28 marzo scorsi, la Rivista Macchine Utensili e il gruppo Senaf-Tecniche Nuove hanno indetto la prima edizione del Premio Innovazione nei Sistemi Produttivi. Il primo premio all’innovazione assoluta è stato assegnato ad Hexagon Metrology per 360° SIMS, una soluzione per il controllo qualità dimensionale e di processo interamente automatizzato, dedicata agli stabilimenti di produzione di carrozzerie automobilistiche. Una tipica installazione 360° SIMS è costituita da sensori per fotogrammetria a luce bianca montati a bordo di robot industriali, a loro volta collocati lungo la linea di assemblaggio delle scocche. Una procedura di calibrazione eseguita su

Per ulteriori informazioni: www.hexagonmetrology.com

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SENSORI E RETI DI SENSORI

IL TEMA

Davide Aloisio, Salvatore Gianluca Leonardi, Giovanni Neri, Nicola Donato

Sensori colorimetrici per il monitoraggio di ioni Fe (II) COLORI CHE “PARLANO”

INKJET PRINTED STRIPS FOR THE COLORIMETRIC EVALUATION OF FE(II)

Ink-jet printing has been used to fabricate paper strips for the measurement of Fe(II) ions by means of a solid-state colorimetric assay. 2,2’ -bipyridyl (bipy) dye entrapped in a Nafion® matrix was deposited on the strips. A simple readout system for RGB (Red Green Blue) colors, and a software for data elaboration, have also been developed. The sensors have been tested for the evaluation of Fe(II) in pharmaceutical formulations.

RIASSUNTO

Sono stati sviluppati sensori colorimetrici per la rilevazione d’ioni Fe (II) stampando il reattivo colorante, 2,2’-bipiridile (bipy) disperso in Nafion®, su supporto cartaceo. Lo spot reattivo, incolore appena depositato, in presenza della sostanza target si colora fino a rosso intenso. L’intensità del colore aumenta con la concentrazione di Fe (II), rendendo possibile la quantificazione di questi ioni in formulazioni farmaceutiche utilizzando un semplice sistema di misurazione home-made. I SENSORI COLORIMETRICI: ECONOMICITÀ E FACILITÀ D’IMPIEGO

I sensori chimici a risposta ottica svolgono un ruolo importante in ambito industriale, ambientale e clinico grazie alle caratteristiche di basso costo, possibilità di miniaturizzazione e grande flessibilità [1,2]. Tra le varie tipologie di sensori ottici, quelli colorimetrici sono particolarmente at traenti perché riconoscono le sostanze target associando alla concentrazione un cambiamento di colore, garantendo una risposta analitica fa cilmente misurabile [3]. Tali dispositivi utilizzano reagenti immobilizzati in una matrice solida, realizzata di solito sotto forma di un film spesso o sottile. Tramite la tecnica di stampa a getto d’inchiostro (inkjet printing) è possibile ottenere una deposizione di film omogenea e affidabile e utilizzare materiali in modo più efficiente, evitando l’impiego di sistemi costosi. Inoltre, evitando l’uso di maschere, è possibile erogare volumi specifici di

sostanze chimiche in modo rapido e preciso. I sensori colorimetrici su carta o plastica sono stati sviluppati come alternativa, a basso costo e user-friendly, alle strumentazioni analitiche convenzionali [4]. La carta stessa sembra preferibile rispetto ai substrati plastici perché economica e di facili disponibilità e utilizzo. Tali caratteristiche rendono i sensori su carta i migliori candidati per la diffusione nei Paesi in via di sviluppo. In particolare, i sensori colorimetrici su strisce di carta sono ampiamente utilizzati per la determinazione di molti ioni metallici, tossici e non [3-5]. Tra questi, l’analisi d’ioni Fe è di fondamentale importanza in quanto elemento essenziale per piante e animali, che gioca un ruolo vitale in una varietà di processi biochimici e costituisce uno dei micronutrienti più importanti. Il rilevamento colorimetrico d’ioni ferro (II) e ferro (III) è stato ampiamente investigato, grazie alle caratteristiche di rapidità di risposta ed elevata sensibilità, impiegando diversi coloranti [6].

Per la realizzazione dei dispositivi su carta si è impiegato il sistema di stampa a getto d’inchiostro raffigurato in Fig. 1. Esso è stato realizzato modificando una comune stampante (HP720C), al fine di consentire la stampa d’inchiostri a base acquosa o idroalcolica. Tali modifiche hanno reso il sistema regolabile in altezza e autonomo per la stampa continuativa dei campioni, i quali vengono alloggiati su un apposito carrello mobile adattabile ai più svariati tipi di substrati e di dispositivi. Al fine di modulare lo spessore degli strati stampati, tramite successive sovrascritture, è stata realizzata un’elettronica basata su microcontrollore ATMEL ATMEGA2560 che, interfacciata con il sistema di controllo preesistente, permette di utilizzare i driver della stampante. In tal modo è possibile realizzare i campioni utilizzando tutti i software applicativi normalmente compatibili con stampanti commerciali. Il sistema è stato inoltre dotato di una custodia d’isolamento in plexiglass, che, oltre ad avere funzioni di protezione contro urti e polveri, attraverso un sistema di filtraggio e ventilazione, fornisce un’atmosfera controllata all’interno della camera, contribuendo efficacemente al processo di evaporazione del solvente contenuto negli “inchiostri”.

Dip. Ingegneria Elettronica, Chimica e Ingegneria Industriale Università di Messina ndonato@unime.it Memoria presentata al Convegno dell’Associazione GMEE Gruppo Misure Elettriche ed Elettroniche Ancona, 11-13/09/2014

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Figura 1 – Sistema di stampa

Il layout del sensore è mostrato in Fig. 2. Il sensore realizzato ha uno spot di riferimento, usato nella procedura di calibrazione come punto di zero e al fine di diminuire il rumore ambientale e di stabilizzare la linea di base, e uno spot con il mate-

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IL TEMA

riale sensibile che, esposto alla sostanza target, cambia colore. Per la rilevazione degli ioni Fe (II) è stato utilizzato come materiale sensibile il colorante 2,2’-bipiridile (bipy). Prove preliminari hanno mostrato la scarsa qualità della semplice stampa di una soluzione acquosa di colorante bipy, a causa della diffusione della soluzione nella struttura porosa della carta. Si è proceduto quindi all’immobilizzazione del colorante sulla superficie preparando una soluzione contenente Nafion®, una sostanza idrofoba. Lo spot sensibile depositato sulle strip prestampate è bianco, ma in presenza della

sostanza target si osserva un netto cambiamento di colore da bianco a rosso intenso (Fig. 2). Il colore sviluppato è quindi analizzato per mezzo di un dispositivo di lettura ottica, acquisendo singole istantanee attraverso una telecamera CMOS ad alta definizione. Tali immagini vengono trasferite in real-

Figura 2 – Layout del sensore

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IL TEMA

dove per ogni colore (R,G,B) Ax è l’assorbanza di x, Ix è l’intensità di x, Ix,b = 0 (intensità del colore nero), Ix,w = 255 (intensità del colore bianco). Inizialmente sono state effettuate misurazioni in soluzione per indagare la ciFigura 4 – Valori RGB vs. concentrazione di Fe(II) netica del processo di colorazione. In Fig. 3.a) è mostrata la variazione di testati con successo su preparazioni assorbanza in funzione del tempo di farmaceutiche commerciali vendute una soluzione del colorante dopo come integratori alimentari e contel’aggiunta d’ioni Fe(II). Il complesso nenti ferro. Fe(bipy)32+, fortemente colorato, si forma rapidamente. La diminuzione nel tempo dell’assorbanza è probabil- STAMPA = PROTOTIPO mente da attribuire alla ossidazione di Fe (II) a Fe (III) dovuta all’ossigeno La stampa a getto d’inchiostro, e più in generale i sistemi di prototipazione dell’aria. In Fig. 3.b) è mostrata la colorazione rapida, stanno permettendo il diffondello spot sensibile dopo l’aggiunta di dersi di dispositivi di nuova concezioFe (II) a diverse concentrazioni (nel- ne sempre più economici e di facile utilizzo. In tale ambito, la realizzaziol’intervallo tra 0 e 5,6 mM).  I x − I x ,b  ne di sensori colorimetrici come “carIl colore si forma quasi immediataA x = −log   mente dopo l’aggiunta del Fe (II), indi- tine al tornasole” per molteplici so I x ,w − I x ,b  cando che la reazio- stanze può essere auspicabile in ne è molto veloce applicazioni che fanno della diffusioanche allo stato soli- ne su larga scala, facilità d’impiego e do. Come si può di lettura i loro punti cardine. In virtù notare, la colorazio- di queste prospettive, è in corso la ne, anche a basse realizzazione di un prototipo di senconcentrazioni, è ap- sore colorimetrico facilmente interfacprezzabile a occhio ciabile a tablet e smartphone, corredato di un software ottimizzato per nudo. I valori di R, G e B l’impiego quale rilevatore ottico. sono stati quindi Questi dispositivi “portatili”, supportaconvertiti in valori di ti da sensori multipli colorimetrici, posassorbanza. I valori sono quindi essere utilizzati per applidi assorbanza sono cazioni sul campo, quali la rivelaziomostrati in Fig. 4 in ne a basso costo di contaminanti (ioni funzione della con- Fe e non solo, soprattutto di metalli centrazione d’ioni pesanti altamente tossici) presenti in Fe(II). L’andamento acque reflue e utilizzati come traclineare del valore di cianti di contaminazione chimica. B in funzione della concentrazione è stato in particolare RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI utilizzato per costruire le rette di calibra- 1. C. McDonagh, C.S. Burke, B.D. zione. I dispositivi a MacCraith, “Optical Chemical SenFigura 3 – a) Assorbanza della soluzione sensibile vs. tempo livello prototipale sors”, Chem. Rev., 400-422, 108 b) colorazione dello spot in presenza di ferro sono stati inoltre (2008).

time a un PC per poter essere analizzate ed elaborate tramite Matlab. Una GUI (Graphic User Interface), realizzata in questo ambiente di sviluppo, permette una calibrazione del sistema tramite la regolazione diretta dei parametri della telecamera, necessaria per definire la linea di base delle misurazioni e la selezione delle aree d’interesse (zona sensibile e riferimento o ROI, Region Of Interest) per il campione. Le coordinate RGB dei pixel estratte costituiscono i valori diretti della misurazione. Il software elabora dunque una terna RGB media all’interno dell’area attiva selezionata utilizzando una scala di colori a 8 bit, con il bianco corrispondente a un’intensità di colore di valori 255, 255, 255 e il nero corrispondente alla terna 0, 0, 0. In realtà più che la terna RGB è il valore di assorbanza a fornire la maggiore sensibilità: l’intensità del colore viene dunque direttamente convertita in assorbanza usando l’equazione [7]:

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2. R. Narayanaswamy, O.S. Wolfbeis (Eds.), Optical sensors. Industrial, Environmental and Diagnostic applications, Springer, 2004. 3. N. Kaur, S. Kumar, “Colorimetric metal ion sensors”, Tetrahedron, 9233-9264, 67 (2011). 4. K. Abe, K. Suzuki, D. Citterio, Inkjet-printed microfluidic multianalyte chemical sensing paper, Analytical Chemistry 09/2008; 80(18):6928-6934. 5. C. Xing, L. Liu, X. Zhang, H. Kuang, C. Xu Colorimetric detection of mercury based on a strip sensor, Anal. Methods, 2014, doi: 10.1039/C3AY42002G. 6. A. Abbaspour, M. A. Mehrgardi, A. Noori, M.A. Kamyabi, A.Khalafi-Nezhad, M. N. Soltani Rad, Speciation of iron(II), iron(III) and full-range pH monitoring using paptode: A simple colorimetric method as an appropriate alternative for optodes, Sens. Actuators B, 2006, 113, 857-862. 7. A. Choodum, N.N. Daied, Digital image-based colourimetric tests for amphetamine and methyl amphetamine. Drugs Testing and Analysis, 3: 277-282, 2011.

Davide Aloisio si è laureato in Ingegneria Elettronica e ha conseguito il Dottorato di Ricerca presso l’Università di Messina. I suoi interessi di ricerca riguardano lo sviluppo di elettronica d’interfacciamento e misura basata su sistemi embedded. Salvatore Gianluca Leonardi si è laureato in Ingegneria Industriale, ed è attualmente Dottorando di Ricerca presso l’Università di Messina. I suoi interessi di ricerca sono rivolti allo sviluppo e alla caratterizzazione di sensori chimici. Giovanni Neri è Professore Ordinario di Chimica presso il Dipartimento di Ingegneria Elettronica, Chimica e Ingegneria Industriale dell’Università di Messina. Si occupa della sintesi e caratterizzazione di materiali sensibili finalizzati alla sviluppo di sensori chimici per applicazioni nei settori ambientale, automobilistico e biomedicale. Nicola Donato è Professore Associato di Elettronica presso il Dipartimento di Ingegneria Elettronica, Chimica e Ingegneria Industriale dell’Università di Messina. Si occupa di misure a RF e a microonde, strumentazione elettronica d’interfacciamento e misura, sviluppo e caratterizzazione di sensori con diversi meccanismi di trasduzione. È attualmente responsabile del laboratorio di Elettronica dei Sensori e dei Sistemi di Trasduzione (LESST).

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SENSORI E RETI DI SENSORI

IL TEMA

Emanuele Piuzzi, Stefano Pisa, Erika Pittella

Rete di sensori indossabili per il monitoraggio da remoto di parametri vitali di pazienti

WEARABLE SENSOR NETWORK TO MONITOR PATIENTS’ PARAMETERS The development of a wireless network of wearable sensors for monitoring temperature, respiratory and cardiac activity, oxygen saturation and blood pressure in a patient is presented. The wireless network is implemented with the Texas Instruments eZ430-RF2500 board, based on the MSP430F2274 microcontroller and the CC2500 wireless transceiver. The detected signals are acquired, processed and displayed by a virtual instrument developed using the LabVIEW software. RIASSUNTO In questo lavoro è presentato lo sviluppo di una rete di sensori indossabili per il monitoraggio della temperatura, dell’attività respiratoria, dell’attività cardiaca, della saturazione dell’ossigeno e della pressione arteriosa di un paziente. L’implementazione della rete wireless è realizzata con la scheda eZ430-RF2500 della Texas Instruments, basata sul microcontrollore MSP430F2274 e sul ricetrasmettitore wireless CC2500. I segnali registrati sul paziente sono acquisiti, elaborati e visualizzati attraverso uno strumento virtuale sviluppato in ambiente LabVIEW. INTRODUZIONE

Le esigenze del sistema sanitario, in ambito sia nazionale sia internazionale sono aumentate a tal punto da rendere il costo delle cure mediche un problema critico per i Paesi più sviluppati. L’aumento della popolazione sopra i 65 anni di età, associato a uno stile di vita sempre più sedentario, ha portato all’aumento di pazienti con una o più malattie croniche. I dati sulla situazione attuale a livello mondiale indicano che più di 300 milioni di persone soffrono di obesità e 600 milioni di malattie croniche [1]. Si può quindi facilmente ipotizzare che le richieste addizionali che il progressivo invecchiamento della popolazione imporrà non saranno sostenibili se si continuerà a utilizzare le pratiche convenzionali. Per questi motivi, l’efficienza dei servizi di assistenza è la chiave per controllare i costi e aumentare la qualità del servizio sanitario. L’utilizzo di nuove tecnologie

può consentire scambi più veloci d’informazioni relative alla salute del paziente con il medico, riducendo così le spese sanitarie e fornendo l’opportunità di migliorare la qualità dell’assistenza domiciliare. I recenti progressi tecnologici nel campo dei sensori, della microelettronica di bassa potenza, della miniaturizzazione e delle reti wireless hanno permesso l’avvio di progetti relativi alla realizzazione di reti di sensori senza fili capaci di monitorare e controllare l’ambiente circostante in maniera completamente autonoma [2]. Una delle più promettenti applicazioni delle reti di sensori è proprio quella relativa al monitoraggio della salute dell’uomo. Attraverso il posizionamento opportuno sul corpo umano di molteplici sensori wireless miniaturizzati è possibile creare una Wireless Body Area Network (WBAN) in grado di monitorare vari segnali vitali, fornendo informazioni in tempo reale sia all’utente, sia all’eventuale per-

sonale medico collegato in remoto [2] (Fig. 1). Il controllo remoto dei parametri vitali dei pazienti, infatti, sta diventando un’esigenza sempre più sentita, considerati i suoi diversi campi di applicazione, quali il monitoraggio di persone anziane (o non autosufficienti) in ambiente domestico, ovvero in contesto ospedaliero, per consentire una maggior autonomia al paziente ricoverato e una sostanziale diminuzione dei tempi di ricovero. Nel seguito sarà descritta una rete WBAN di sensori indossabili per il monitoraggio da remoto dei principali parametri vitali di un paziente. In particolare il sistema utilizza sensori indossabili per il monitoraggio della temperatura, dell’attività respiratoria, dell’attività cardiaca, della saturazione dell’ossigeno e della pressione arteriosa. I sensori sono integrati, tramite l’utilizzo di un microcontrollore della Texas Instruments (MSP430) con interfaccia wireless (CC2500) [3], in una rete in grado di trasmettere i parametri monitorati a una stazione di raccolta dati. I dati sono poi acquisiti, elaborati e immagazzinati tramite uno strumento virtuale sviluppato in ambiente LabVIEW, che consente di fornire una visione immediata d’insieme dei parametri monitorati e offre la possibilità d’inoltro automatico di allarmi.

Dip. Ingegneria dell’Informazione, Elettronica e Telecomunicazioni Università di Roma “La Sapienza” piuzzi@diet.uniroma1.it Memoria presentata al Convegno dell’Associazione GMEE Gruppo Misure Elettriche ed Elettroniche Ancona, 11-13/09/2014

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(b) Figura 1 – Rete di sensori per il monitoraggio degli atleti durante l’attività sportiva

REALIZZAZIONE DEI SENSORI INDOSSABILI

Il sistema di sensori indossabili implementato è costituito da quattro sensori tutti realizzati con componenti a montaggio superficiale (SMD) che consentono, rispetto a quelli convenzionali con reofori, di ridurre la superficie dei dispositivi. Per la rilevazione della temperatura corporea è stato sviluppato un sensore miniaturizzato costituito da un semplice termistore, collegato a un ponte di misura. Il sensore è stato tarato per confronto con una sonda a termoresistenza (Pt100) utilizzando un pozzetto di taratura. Il tracciato elettrocardiografico è stato rivelato con un elettrocardiografo a tre vie poiché la tecnica di monitoraggio più completa a 12 derivazioni richiede un eccessivo numero di cavi ed elettrodi. In particolare è stata sviluppata una versione indossabile del sensore, basata su un amplificatore strumentale (AD620) con pilotaggio attivo dell’elettrodo di massa, seguito da opportuni stadi di amplificazione e filtraggio. Il monitoraggio dell’attività respiratoria è stato condotto attraverso un dispositivo che utilizza un accelerometro biassiale [4], in grado di valutare i movimenti del torace a partire da una misura delle componenti del vettore accelerazione di gravità. Il relativo circuito, mostrato in Fig. 2, è inserito in un contenitore plastico e indossato dal paziente, opportunatamente fissato

Figura 2 – Foto del sensore di segnale respiratorio: lato superiore (a) e lato inferiore (b) del dispositivo

per mezzo di una fascia elasticizzata. Infine, per il pulsossimetro è stato costruito un dispositivo in grado di rilevare l’onda sfigmica, utilizzando fotodiodi e LED. Il circuito è composto da due circuiti, l’uno atto a inviare il segnale ottico generato da un LED operante nel rosso e l’altro adibito alla ricezione dello stesso. In una fase successiva sarà aggiunto un ulteriore LED operante nell’infrarosso per realizzare un sensore pulsossimetrico per la lettura fotoelettrica del letto ungueale. Un discorso più complesso, invece, riguarda i sensori per la misura della pressione arteriosa. Infatti lo strumento convenzionalmente usato è lo sfigmomanometro, costituito da una fascia da stringere attorno al polso e da un dispositivo per il gonfiaggio periodico: in questo caso, avendo a disposizione all’interno della rete sia la rilevazione del tracciato ECG sia la rilevazione dell’onda sfigmica periferica, è possibile misurare il tempo di transito dell’impulso pressorio dal cuore verso una regione periferica del corpo, tempo correlabile alla pressione arteriosa [5].

Instruments (MSP430F2274) e su un transceiver wireless (CC2500). Tra le varie famiglie di microcontrollori commercializzate dalla Texas Instruments è stato scelto l’F2274 in quanto, oltre ai bassi consumi caratteristici di tutte le famiglie MSP430, ha altri vantaggi quali il basso costo, le piccole dimensioni della target board su cui è implementato e, inoltre, dispone di due amplificatori operazionali. La scheda, quando non è connessa direttamente al Personal Computer, può essere alimentata tramite due batterie stilo tipo “AAA”, tramite l’apposito holder. Il dispositivo è programmabile tramite l’apposito adattatore USB (Fig. 3): per la programmazione è stato utilizzato uno specifico software (Code Composer Studio). L’hardware è composto da: due target board, su cui sono montati il micro-

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SVILUPPO DELLA RETE WIRELESS

Per realizzare la rete di sensori wireless è stata utilizzata una scheda (eZ430-RF2500) basata su un microcontrollore Texas

(b) Figura 3 – Foto dell’EZ430-RF2500: access point (a) ed end device (b)

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controllore e il transceiver wireless, che garantisce le funzionalità radio grazie alla presenza di un’antenna a 2,4 GHz integrata nel circuito stampato; un’interfaccia USB (Fig. 3.a), attraverso la quale, oltre a essere alimentato, il dispositivo può essere programmato con un computer, comunicando con esso tramite porta seriale; un modulo per le batterie, collegabile alla target board, che ha il compito di alimentare il chip quando non è collegato al computer (Fig. 3.b).

della frequenza cardiaca (battiti per minuto), della temperatura e del tempo di transito dell’impulso pressorio. I relativi tracciati acquisiti sono visibili in Fig. 4, dove è mostrata l’interfaccia LabVIEW implementata. Si possono notare, in particolare, i LED di allarme che si attivano se la frequenza cardiaca, respiratoria e/o il valore della temperatura sono al di fuori di un intervallo fisiologico impostabile dall’operatore. VERSO LA SPERIMENTAZIONE SU PAZIENTI

INTERFACCIA LABVIEW E RISULTATI SPERIMENTALI

Una volta completato l’intero progetto del sistema di sensori, è prevista una fase d’ingegnerizzazione dei sensori realizzati. Successivamente sarà condotta una campagna di prova su volontari, effettuando test in ambiente sia domestico sia ospedaliero, con il supporto di personale medico. In particolare è prevista una collaborazione con l’ospedale S. Andrea di Roma, anche al fine d’individuare i dati salienti da memorizzare per una loro successiva trasmissione e/o visualizzazione da parte del personale sanitario.

Per elaborare, presentare graficamente in tempo reale e salvare i dati acquisiti è stato utilizzato uno strumento virtuale sviluppato in ambiente LabVIEW. Il dato, composto dal segnale respiratorio, dal segnale cardiaco, dal segnale di temperatura e dal segnale che misura l’onda sfigmica, viene trasferito al computer di controllo tramite porta USB. I segnali vengono poi opportunatamente elaborati e filtrati prima della loro visualizzazione grafica. Il software, oltre alla visualizzazione grafica dei segnali, fornisce sul pan- RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI nello frontale anche i valori della frequenza respiratoria (respiri al minuto), 1. A. Darwish and A.E. Hassanien, “Wearable and implantable wireless sensor network solutions for healthcare monitoring”, Sensors, vol. 11, pp. 5561-5595, 2011. 2. E. Jovanov, A. Milenkovic, C. Otto and P.C. de Groen, “A wireless body area network of intelligent motion sensors for computer assisted physical rehabilitation”, Journal of Neuro Engineering and Rehabilitation, March 2005. 3. Texas Instruments, eZ430-RF2500 Development Tool – User’s Guide. 4. P.D. Hung, S. BonFigura 4 – Interfaccia grafica realizzata con LabVIEW net, R. Guillemaud, E.

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Castelli, P.T.N. Yen, “Estimation of respiratory waveform using an accelerometer”, 5th IEEE International Symposium on Biomedical Imaging, pp. 1493-1496, 2008. 5. J.Y.A. Foo, C.S. Lim, and P. Wang, “Evaluation of blood pressure changes using vascular transit time”, Physiological Measurement, vol. 27, pp. 685-694, 2006.

Emanuele Piuzzi è Ricercatore di Misure Elettriche ed Elettroniche presso il Dipartimento d’Ingegneria dell’Informazione, Elettronica e Telecomunicazioni dell’Università La Sapienza di Roma. I suoi principali interessi di ricerca riguardano le misure di permettività complessa, la strumentazione biomedica, la riflettometria nel dominio del tempo e la valutazione dell’esposizione ai campi elettromagnetici.

Stefano Pisa è Professore Associato presso il Dipartimento d’Ingegneria dell’Informazione, Elettronica e Telecomunicazioni dell’Università La Sapienza di Roma. Le sue attività di ricerca riguardano gli effetti biologici dei campi EM, le applicazioni diagnostiche e terapeutiche dei campi EM, la modellistica e il progetto di circuiti a microonde.

Erika Pittella ha conseguito il Dottorato di Ricerca in Ingegneria Elettronica presso il Dipartimento d’Ingegneria dell’Informazione, Elettronica e Telecomunicazioni dell’Università La Sapienza di Roma. Le sue principali attività di ricerca riguardano la modellistica e la progettazione di radar UWB per il monitoraggio remoto dell’attività cardio-respiratoria e gli aspetti dosimetrici dell’interazione tra campi EM irradiati dai radar UWB e soggetti esposti

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SENSORI E RETI DI SENSORI

IL TEMA

Alessandro Dionisi, Emilio Sardini, Mauro Serpelloni

Dispositivo indossabile autonomo per la misura dei parametri vitali con modulo di power harvesting

WEARABLE SENSORIZED T-SHIRT WITH POWER HARVESTING MODULE This work describes an instrumented autonomous T-shirt powered by a flexible solar cell directly applied on the T-shirt. The instrumented T-shirt is capable of measuring respiration rate, heart rate and body movement, sending alarms if necessary. The methodology adopted, the design choices and the experimental results are reported and discussed. The experimental results show its use even in poor outdoor lighting conditions. RIASSUNTO Il lavoro descrive una maglietta autonoma sensorizzata alimentata da una cella solare flessibile applicata direttamente sul tessuto. La maglietta sensorizzata è in grado di misurare la frequenza respiratoria, la frequenza cardiaca e il movimento del corpo inviando allarmi, se necessario. La metodologia adottata, le scelte progettuali e i risultati sperimentali sono riportati e discussi. I risultati sperimentali mostrano il suo utilizzo anche in condizioni di scarsa illuminazione esterna. MAGLIETTE INTELLIGENTI – OVERVIEW

I sistemi indossabili sono ormai una realtà, permettendo il monitoraggio dei principali parametri vitali di una persona durante le attività quotidiane per una varietà di applicazioni in campo sportivo e medico. In quest’ultimo settore uno dei problemi più importanti è il monitoraggio della popolazione anziana, destinata a crescere nei prossimi anni. In particolare, la disponibilità di dispositivi in grado di monitorare autonomamente persone anziane durante la vita quotidiana garantisce una costante assistenza e fornisce una risposta primaria alle possibili emergenze [1-2]. Un altro campo di applicazione è quello sportivo; in questo contesto i sistemi indossabili possono monitorare le prestazioni di un atleta e fornire informazioni sulle sue performance in tempo reale in modo da migliorare costantemente la preparazione fisica. In letteratura sono riportate diverse tipologie di sistemi indossabili biomedicali. Tali sistemi operano in modali-

tà continua, alimentati da batterie ricaricabili, e spesso il consumo di energia non è indicato [1-3]. In [2], gli autori sottolineano l’importanza di progettare un sistema non invasivo per il paziente: la non invasività sembra essere una caratteristica molto importante per l’accettabilità da parte del paziente. I dispositivi precedenti, anche se numerosi, non hanno ancora avuto uno sviluppo maturo, probabilmente a causa di alcuni aspetti tecnologici che incidono sull’accettabilità. Ad esempio, le batterie influiscono sia per il loro peso che per il loro volume, richiedono ricarica periodica e costituiscono un problema per l’ambiente, in quanto creano problemi di sostituzione e smaltimento. Infatti un sistema di monitoraggio indossato da persone durante tutto l’arco della giornata, in particolare dagli anziani, richiede: (i) una comunicazione wireless per trasferire i dati grezzi dai sensori al ricevitore evitando soluzioni cablate che possono vincolare i movimenti; (ii) dispositivi a ridotto ingombro e peso, dotati di circuiti elettronici a bassa potenza; (iii)

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integrazione in capi di abbigliamento, come abiti, cinture e polsini o altro. A tal proposito i tessuti elettronici (e-tessile) applicati a dispositivi indossabili hanno recentemente fatto molti progressi nel campo del monitoraggio sanitario [4]. Pertanto, tali sistemi possono sì essere incorporati sui capi indossabili in modi diversi, ma devono essere progettati considerando le dimensioni, il comfort, la portabilità e, ancora più importante, la dissipazione di potenza. Questo articolo descrive una maglietta autonoma sensorizzata alimentata da una cella solare flessibile, applicata direttamente sul tessuto. La maglietta è in grado di misurare la frequenza respiratoria, la frequenza cardiaca e il movimento del corpo, inviando allarmi se necessario. In particolare è stata sviluppata una scheda elettronica a bassa potenza per migliorare l’acquisizione dei dati, il consumo di potenza, gli ingombri e la portabilità. Due elettrodi ECG realizzati su tessuto sono utilizzati per migliorare il comfort per il paziente. Il consumo di energia è ridotto tramite circuiti lowpower. Inoltre, la nostra proposta è quella di utilizzare la tecnologia di power harvesting per alimentare questi sistemi indossabili. Il nucleo del dispositivo proposto è la sostituzione della batteria con un sistema di alimentazione che sfrutta una cella solare flessibile.

Dip. Ingegneria dell’Informazione, Università di Brescia mauro.serpelloni@unibs.it Memoria presentata al Convegno dell’Associazione GMEE Gruppo Misure Elettriche ed Elettroniche Ancona, 11-13/09/2014

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N. 02ƒ ; 2015 DESCRIZIONE DELLA MAGLIETTA SENSORIZZATA AUTONOMA

Il sistema indossabile è rappresentato schematicamente in Fig. 1. Il sistema può essere suddiviso in più blocchi: (i) la scheda elettronica che comprende i circuiti di condizionaFigura 1 – Vista generale mento dei sendel sistema indossabile sori, l’accelerometro per misurare i movimenti del busto e il modulo di trasmissione wireless, (ii) i sensori conduttivi tessili per la misura delle attività cardiache e respiratorie (elettrodi ECG e sensore a pletismografia induttiva), (iii) la cella solare utilizzata per alimentare la scheda elettronica e (iv) l’unità di lettura, che riceve i dati dalla scheda elettronica tramite comunicazione wireless. La scheda elettronica In Fig. 2 è mostrato lo schema a blocchi della scheda elettronica del sistema indossabile. La scheda elettronica è collegata agli elettrodi ECG, al sensore pletismografico e alla cella solare. Un microcontrollore a 8 bit gestisce l’acquisizione dei segnali dei sensori e la trasmissione dati all’unità di lettura. Il microcontrollore è programmato per campionare, convertire e inviare i dati alla frequenza di 66,23 Hz. È stata selezionata questa frequenza allo scopo di consentire di monitorare i parametri vitali anche quando le frequenze cardiaca e respiratoria sono molto elevate. Il microcontrollore è anche responsabile dell’invio dei dati di misura all’unità di lettura utilizzando un modulo RF a bassa potenza (MAX1472, Texas Instruments). La frequenza di trasmissione per questo tipo di trasmettitore è di 433 MHz e la modalità di modulazione ASK è con 90 dB di profondità di modulazione, che garantiscono alcuni metri di distanza di trasmissione. I dati vengono inviati al ricevitore collegato a un PC. Pertanto un programma dedicato è stato sviluppato in LabVIEW. Misura di ECG La misura dell’attività cardiaca è effettuata utilizzando due elettrodi tessuti direttamente sulla maglietta, come illustrato in Fig. 1. Gli elettrodi sono realizzati con un tessuto di nylon metallizzato con dimensioni di 7 x 7 cm2 e sono situati all’interno della maglietta, a destra e a sinistra del torace, utilizzando la configurazione II del Triangolo di Einthoven, che garantisce una rilevazione massima del complesso QRS. Al fine di

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N. 02ƒ ;2015 Figura 2 – Architettura del sistema indossabile

migliorare la qualità del segnale, sulla scheda elettronica è implementato un circuito di condizionamento che permette di eliminare i rumori, i problemi d’impedenza e gli artefatti dovuti al movimento del paziente. Pletismografia La tecnica di misura della frequenza respiratoria utilizza un sensore induttivo per misurare le variazioni di geometria di una sezione trasversale della gabbia toracica durante un ciclo respiratorio. Il sensore è costituito da un filo conduttivo smaltato cucito alla maglietta in forma sinusoidale. Il principio di funzionamento consiste nella variazione d’induttanza causata dal cambiamento della dimensione del sensore generato dai movimenti della gabbia toracica durante l’inspirazione e l’espirazione. Per eseguire la misura il sensore induttivo è utilizzato in un circuito oscillatore Colpitts (Fig. 2). In questo modo la frequenza di oscillazione cambia al variare dell’induttanza del sensore. Sensore d’inclinazione Le misure di accelerazione e le principali inclinazioni del torace sono effettuate da un accelerometro della STMicroelectronics, il LIS3LV02DL. Si tratta di un accelerometro lineare con uscita digitale a tre assi. Tramite l’accelerometro è possibile monitorare, oltre alle accelerazioni, anche i due angoli di rotazione del busto: l’angolo antroposteriore e l’angolo medio-laterale, a cui sono associabili le possibili perdite di equilibrio della persona che utilizza la maglietta.

Modulo di power harvesting Il modulo di raccolta di energia progettato consiste di un pannello fotovoltaico flessibile per raccogliere la radiazione luminosa presente nell’ambiente, un circuito di gestione di potenza per massimizzare la potenza in uscita dal pannello flessibile, un convertitore step-down per la regolazione della tensione e un supercondensatore, che permette di accumulare l’energia in eccesso non consumata dalla scheda elettronica (Fig. 2). RISULTATI SPERIMENTALI

È stato eseguito uno studio preliminare per valutare il comportamento del sistema progettato e dimostrare l’autosostenibilità della maglietta collegata direttamente al modulo di power harvesting. Le prove sono state effettuate in condizioni d’illuminazione variabile. Il valore limite di funzionamento della scheda elettronica è stato misurato e corrisponde a circa 1.5001.900 lux, che può rappresentare l’illuminamento in un giorno nuvoloso. La Fig. 3 mostra il profilo di consumo di corrente del sistema ottenuto con un oscilloscopio misurando la caduta di tensione attraverso una resistenza da 10 Ω in serie con il modulo di power harvesting: i dati di lettura e i dati trasmessi sono mostrati sovrapposti. La scheda elettronica consuma circa 8,15 mA e 2,44 mA, rispettivamente in run-mode e in sleep-mode. Al termine della trasmissione il microcontrollore e tutte le periferiche sono messi in sleep-mode fino al successivo interrupt, generato ogni 15 ms.

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IL TEMA

Successivamente, uno studio preliminare è stato eseguito per valutare il comportamento della maglietta nel monitoraggio dei parametri vitali. I risultati sperimentali per il monitoraggio del segnale ECG sono mostrati in Fig. 4. Nel grafico (4.a) la traccia ECG rappresenta una persona che si alza e si siede su una sedia; l’ECG misurato è confrontato con l’angolo antro-posteriore misurato dall’accelerometro triassiale. Il grafico (4.b) confronta invece il tracciato ECG con l’angolo medio-laterale, quando il paziente oscilla a destra e a sinistra. Questi grafici dimostrano che l’ECG è poco influenzato dal movimento della persona. Infine, diversi test sono stati eseguiti con l’obiettivo di valutare anche la misura della frequenza respiratoria e dei movimenti del busto durante tipiche attività quotidiane. I test hanno mostrato la possibilità di monitorare i principali parametri in maniera continuativa anche in condizioni di scarsa illuminazione.

Figura 4 – Confronto tra tracciato ECG e angoli antro-posteriore (a) e medio-laterale (b)

CONCLUSIONI

Figura 3 – Andamento dei consumi confrontati con i dati di lettura e di trasmissione

Il sistema indossabile progettato permette di monitorare i principali parametri vitali (ECG, frequenza respiratoria e movimenti del torace). Le batterie come fonte di alimentazione sono state eliminate, evitando così problemi di peso, dimensioni, ricarica e smaltimento. Il sistema indossabile è alimentato da un modulo di recupero

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IL TEMA

energetico che utilizza una cella solare flessibile per generare l’energia per il corretto funzionamento. I risultati sperimentali mostrano la possibilità di utilizzo del sistema sia in campo aperto sia in condizioni di scarsa illuminazione. Il sistema indossabile con il modulo di power harvesting consente quindi di migliorare sia la non-invasività sia l’utilizzo in applicazioni senza batterie.

3. D. Teichmann et al. – The MAIN Emilio Sardini è ProfesShirt: A Textile-integrated magnetic sore Ordinario presso il induction sensor array. Sensors 2014, Dipartimento di Ingegne14, 1039-1056. ria dell’Informazione, U4. M. Stoppa et al. – Wearable elecniversità degli Studi di tronics and smart textiles: a critical Brescia. È il Coordinatore review. Sensors 2014, 14, 11957- del Dottorato in Technology for Health e 11992. Direttore del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione. I suoi interessi di ricerca sono recentemente rivolti allo sviluppo di sensori autonomi per applicazioni biomediche.

RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

1. E. Campo et al. – Sensors, wearable devices, intelligent networks and smart homecare for health. IRBM 2013, 34, 11-13. 2. M. Chana et al. – E. Smart wearable systems: current status and future challenges. Artificial Intelligence in Medicine 2012, 56, 137-156.

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Alessandro Dionisi è studente di Dottorato in “Technology for Health” presso il Dipartimento di Informazione dell’Università degli Studi di Brescia. Le sue attività di ricerca sono focalizzate sullo studio e progettazione di sensori autonomi indossabili.

Mauro Serpelloni è Ricercatore di misure elettriche ed elettroniche nel Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, Università degli Studi di Brescia. I suoi interessi di ricerca includono modellazione e realizzazione di sistemi di misura per applicazioni industriali e biomediche.

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SENSORI E RETI DI SENSORI

IL TEMA

T. Addabbo, F. Bertocci, A. Fort, M. Mugnaini, V. Vignoli, R. Spinicci

Naso elettronico basato su sensori YCoO3 per la rivelazione di gas tossici in aria

ELECTRONIC NOSE BASED ON YCoO3 SENSORS We present an Artificial Olfactory System (AOS) for the detection of highly toxic gases in air (CO and NOx). The AOS is based on YCoO3 perovskites. The AOS sensors were realized choosing among many variants of the base material including non-stoichiometric preparations or preparations containing platinum or palladium. The introduction of defects allows to change the gas detection properties and to tune the sensor arrays on the application of interest. RIASSUNTO Presentiamo un sistema olfattivo artificiale (AOS) per la rilevazione di gas altamente tossici in aria (CO e NOx). L’AOS si basa su perovskiti YCoO3. I sensori utilizzati nell’AOS sono stati realizzati scegliendo tra molte varianti del materiale base, tra cui preparazioni non stechiometriche o contenenti platino o palladio. L’introduzione di difetti permette di modificare le proprietà di rilevazione dei gas e di sintonizzare l’array di sensori sull’applicazione d’interesse. IL SISTEMA OLFATTIVO ARTIFICIALE

Un sistema olfattivo artificiale (AOS), anche detto “naso elettronico” [1], è uno strumento in grado di discriminare tra diverse miscele di gas e di fornire una classificazione. Per ottenere questo risultato essi sfruttano l’informazione proveniente da un limitato numero di sensori di gas scarsamente selettivi e con caratteristiche tra loro diverse. L’uscita del sistema viene interpretata come una firma della miscela in esame, che viene poi classificata per confronto con quelle ottenute da miscele standard utilizzate in fase di taratura del sistema. Negli AOS sono tradizionalmente utilizzati sensori resistivi in ossido di metallo (il più utilizzato è il biossido di stagno), che garantiscono ottime prestazioni in termini di sensibilità e stabilità. Gli AOS ereditano però da questi sensori alcuni problemi legati alla ridotta immunità alle variazioni di grandezze d’influenza come l’umidità, la temperatura ambiente e la presenza di gas interferenti. Nell’applicazione d’interesse, in cui si

vuole rivelare la presenza di un limitato numero di gas tossici inquinanti in aria ambiente (CO e NOx), in concentrazioni piuttosto basse (per il NO2 la soglia è di alcune ppm), è quindi fondamentale avere a disposizione sensori che siano sì sensibili ma anche selettivi, che possano individuare i gas bersaglio e possibilmente fornire una quantificazione della loro concentrazione in aria indipendentemente dalle condizioni operative. L’AOS descritto qui si basa su sensori realizzati a partire da un materiale alternativo rispetto a quelli tradizionalmente utilizzati, adatto a superare alcuni dei limiti descritti. Il materiale in questione è YCoO3, un semiconduttore di tipo p con struttura di perovskite, preparato con il metodo detto “gelcombustion” [2-3]. Le perovskiti sono ossidi doppi con formula bruta ABO3 in cui A e B sono metalli (B è una terra rara) che soddisfano specifici vincoli sulle dimensioni dello ione. La struttura cristallina è una griglia di cationi B+x (a piccolo raggio ionico) a elevata carica, ognuno dei quali è connesso a sei atomi di ossigeno. La struttura della griglia

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lascia “cavità” equispaziate nel reticolo, che possono essere completamente o parzialmente occupate da cationi a grande raggio ionico A+y. Nella maggior parte dei metodi di sintesi, tipicamente a basso costo, vengono indotti nel reticolo difetti spontanei, che rendono questi materiali semiconduttori di tipo n o di tipo p. Questo tipo di materiali mantiene la propria struttura cristallina anche in presenza di grandi quantità di difetti o d’impurità, e risulta estremamente stabile anche in condizioni operative estreme (p. es. ad alte temperature). Le caratteristiche di stabilità e di “modificabilità” elettronica rendono le perovskiti molto interessanti per applicazioni sensoristiche. PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO DEI SENSORI E PROBLEMI APERTI

Un sensore di gas a variazione di conducibilità in ossido di metallo è tipicamente costituito da uno strato di materiale semiconduttore deposto tra due elettrodi metallici, che presenta una resistenza variabile in funzione dell’ambiente gassoso che lo circonda. La base del meccanismo di rivelazione è l’adsorbimento reversibile del gas sulla superficie, che viene accompagnato da uno scambio di elettroni tra le molecole del gas e gli atomi della superficie stessa. Le reazioni di adsorbimento accompagnate da

Dip. Ingegneria dell’Informazione, e Scienze Matematiche Università di Siena ada.fort@unisi.it Memoria presentata al Convegno dell’Associazione GMEE Gruppo Misure Elettriche ed Elettroniche Ancona, 11-13/09/2014

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N. 02ƒ ;2015 scambio di carica sono dette chemisorbimenti. Le diverse reazioni di chemisorbimento sono attivate in specifici intervalli di temperatura in funzione del materiale e del gas, tipicamente tra 150 °C e 500 °C. La sensibilità del sensore in ossido di metallo è legata anche al meccanismo secondo il quale la carica accumulata sulla superficie per effetto del chemisorbimento modifica la conducibilità dello strato sensibile. Uno dei meccanismi più vantaggiosi si ha quando lo strato è poroso e costituito da grani accostati. In tal caso le molecole chemisorbite circondano completamente ciascun grano, dando luogo a un campo elettrico sulla superficie e in genere (in condizioni di svuotamento, ovvero quando carica superficiale chemisorbita e carica dei portatori liberi del materiale hanno lo stesso segno) a una barriera di potenziale che si oppone al movimento di deriva dei portatori da un grano all’altro. Alla frontiera di ogni grano si crea una barriera Schottky, e il legame tra la densità delle molecole adsorbite e la conducibilità del film diventa esponenziale garantendo una sensibilità elevata. In genere in condizioni di svuotamento la resistenza del film R è legata alla densità di molecole cariche sulla superficie, NS, dalla seguente legge (NdR: Questa formula vale per semiconduttori drogati di tipo n in cui i portatori liberi siano solamente elettroni e la carica netta sulla superficie in ogni condizione di utilizzo sia negativa, oppure per semiconduttori di tipo p in cui la carica netta sulla superficie sia positiva):  q 2N 2 

S R = R 0 expFORMULA INSERIRE  2kεTN   C 

(1)

In (1) k è la costante di Boltzmann, R0 è un fattore pre-esponenziale con debole dipendenza dalla temperatura, e è la costante dielettrica, T è la temperatura assoluta e NC è la densità dei portatori liberi. Nel caso di un materiale di tipo p (come quello utilizzato), in cui si abbia un accumulo di carica positiva sulla superficie, l’aumento di concentrazione di un gas

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IL TEMA

riducente provoca un aumento di Ns e un conseguente aumento della resistenza. D’altra parte l’iniezione di un gas ossidante, che tende a catturare elettroni quando si lega alla superficie, fa diminuire la densità di carica netta Ns provocando una diminuzione della resistenza. Quando il sensore opera in condizioni di arricchimento (carica superficiale e dei portatori liberi di segno opposto) non c’è accordo tra i ricercatori su un legame semplice tra carica legata in superficie e resistenza, ma in generale è riconosciuto che la sensibilità possa essere molto ridotta rispetto al caso descritto in eq. (1). In realtà la forma della risposta del sensore in eq. (1) è valida solo per grani di diametro di almeno alcuni micron. Al di sotto di questi valori il comportamento del sensore potrebbe diventare molto diverso. Sebbene sia complesso trattare il problema in modo univoco, poiché la piccola dimensione dei grani porta con sé una dipendenza del comportamento del sensore dalla geometria dei grani stessi [4-5], viene quasi unanimemente riconosciuto il benefico effetto della riduzione della dimensione del grano. Questa provoca infatti l’aumento del rapporto tra area della superficie e volume, e conseguentemente esalta l’influenza dei fenomeni superficiali d’interesse.

co. La Fig. 1 (a sinistra) mostra un’immagine SEM della polvere tipo che è caratterizzata da una superficie di 0,9 m2/g e da una dimensione media dei domini cristallini di 300 nm. Sono state sintetizzate e successivamente caratterizzate perovskiti difettose (difetti di bulk e superficiali modificano le proprietà elettroniche del materiale, e quindi anche le sue proprietà come sensore di gas) del tipo YCo1-XO3 o Y1-xCoO3, selezionando le concentrazioni dei sali per ottenere un rapporto molare Y:Co pari a 1:(1-x) o (1-x):1, con x nell’intervallo 0,01-0,1. Inoltre sono state testate polveri YCo1-xPdxO3 ottenute aggiungendo nitrato di Pd nella preparazione della soluzione di partenza, con rapporto molare Co:Pd nell’intervallo 0,03-0,1. Infine la superficie è stata modificata per impregnazione con Pd immergendo le polveri in una soluzione con nitrato di Pd in varie concentrazioni. Le polveri sintetizzate sono state analizzate con SEM e XRD, rivelando sia che la struttura rimane perovskite in tutte le varianti, sia che la microstruttura rimane invariata. Le polveri ottenute sono state mescolate con un solvente organico e particelle di vetro ottenendo una pasta che viene deposta su substrati di allumina e portata a una temperatura di circa 600 °C per ottenerne l’adesione al substrato. Sull’allumina sono stampati in precedenza, con tecnica I SENSORI SVILUPPATI serigrafica, da un lato sia gli elettroE IL SISTEMA DI MISURA di che permettono il contatto dello strato sensibile sia un sensore resistiPer ottenere un sistema di rilevazione vo di temperatura, dall’altro un riscaldi gas per CO e NOx sono stati sele- datore (Fig. 1). zionati materiali con risposte diverse ai diversi gas bersaglio tra molte varianti del composto base che è una polvere di YCoO3 nano-strutturata preparata con la tecnica detta “gelcombustion” parFigura 1 – A sx: immagini SEM della polvere base. tendo da una soluA dx: struttura del sensore completo: zione acquosa di a) lato riscaldatore; b) lato sensore di temperatura sali di Yttrio e Coin platino (1) e strato sensibile (2) balto e acido citri-

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N. 02ƒ ; 2015 In Fig. 2 sono riportate le resistenze di diversi sensori in funzione della temperatura in azoto, in presenza del 21% di ossigeno (aria secca) e in presenza del 40% di umidità relativa (a 40 °C): le caratteristiche elettriche dei materiali modificati sono effettivamente diverse, come pure la sensibilità all’ossigeno e all’umidità. L’AOS si basa su un array circolare di 8 sensori (Fig. 3). Il sistema di condizionamento prevede un sistema di controllo in retroazione per mantenere constante, entro meno di un grado, la temperatura del film.

Figura 2 – Resistenza dei sensori ottenuti da diversi materiali in vari ambienti chimici

Figura 3 – Array di sensori dell’AOS e relativa elettronica di condizionamento

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N. 02ƒ ;2015 Le caratteristiche chimico-elettriche di tutti i materiali preparati sono state misurate con caratterizzazioni al variare delle concentrazioni di aria e CO, e di aria e NOx: ciò ha permesso di studiare il comportamento del sensore e di selezionare le polveri con maggior sensibilità e selettività ai gas target. In particolare per la rilevazione del CO sono stati selezionati sensori drogati con Pd, che mostrano una soddisfacente sensibilità (massima a 280 °C) e un’elevata velocità di risposta. Per la rilevazione di NO2 sono i materiali difettosi in Co ad avere un’ottima sensibilità (~1.5%/ppm di NO2 a 180 °C) e una risposta veloce (tempo di risposta, T10%÷90% = 1 min, e tempo di recupero T90%÷10% = 3 min). I sensori selezionati sono stati testati anche con miscele di NOx e CO in aria secca e umida, confermando che anche in presenza contemporanea dei due gas bersaglio i singoli sensori possono essere utilizzati per identificare una singola componente.

In Fig. 4 vengono mostrate le risposte normalizzate, r, al variare della temperatura operativa, di sensori basati su diverse polveri di perovskite: r = (R–R0)/R0, dove R0 è il valore della resistenza di riferimento in aria ottenuto alla temperatura considerata, mentre R è il valore della resistenza del sensore dopo l’esposizione di durata fissa (4 min) al gas bersaglio. Per validare la consistenza delle prestazioni dei film sensibili sono state eseguite prove analoghe in ambiente umido con RH = 40% (40 °C): la risposta dei materiali testati è analoga a quella ottenuta in aria secca per temperature superiori a 180 °C. BIBLIOGRAFIA

1. P. Boeker, On ‘Electronic Nose’ methodology, Sensors and Actuators B, 204, 2014, pp. 2-17. 2. A. Fort, M. Mugnaini, I. Pasquini, S. Rocchi, L. Romualdi, V. Vignoli, R. Spinicci, M. Gregorkiewitz, Develop-

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IL TEMA

ment and characterization of low power perovskite CO gas sensors, IEEE I2MTC Proceedings, 2011, pp. 1372-1375. 3. T. Addabbo, F. Bertocci, A. Fort, M. Mugnaini, L. Shahin, V. Vignoli, R. Spinicci, S. Rocchi, M. Gregorkiewitz, An Artificial Olfactory System (AOS) for Detection of Highly Toxic Gases in Air Based on YCoO3, Procedia Engineering, 87, 2014, pp. 1095-1098. 4. G. Korotcenkov, B.K. Cho, Engineering approaches for the improvement of conductometric gas sensor parameters: Part 1. Improvement of sensor sensitivity and selectivity (short survey), Sensors and Actuators B, 188, 2013, pp. 709728. 5. A. Fort, M. Mugnaini, S. Rocchi, V. Vignoli, E. Comini, G. Faglia, A. Ponzoni, Metal-oxide nanowire sensors for CO detection: Characterization and modeling, Sensors and Actuators B, 148(1), 2010, pp. 283-291.

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o inviare una e-mail a: metrologia@affidabilita.eu

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IL TEMA

Tommaso Addabbo si Marco Mugnaini dal Francesco Bertocci si è laureato in Ingegneria 2005 è Ricercatore di è laureato in Ingegneria delle Telecomunicazioni Misure Elettriche ed EletElettronica nel 2007. È nel 2003. È Assegnista di troniche presso l’UniversiAssegnista di Ricerca Ricerca presso l’Università di Siena. I suoi interespresso l’Università di Sietà di Siena. I suoi interessi di ricerca riguardano na. I suoi interessi di si di ricerca principali riguardano l’ana- lo sviluppo di sistemi di misura basati su ricerca riguardano la progettazione e lisi di sistemi non-lineari, la progettazio- sensori e di sistemi di misura avanzati. la realizzazione di sensori chimici e ne di sistemi embedded e lo sviluppo di l’implementazione di sistemi di misura. elettronica integrata.

Valerio Vignoli dal Ada Fort dal 2002 è Roberto Spinicci, ora 2005 è Professore AssoProfessore Associato di in pensione, è stato Prociato di Elettronica presso Misure Elettriche ed Eletfessore Associato di Chil’Università di Siena. I troniche presso l’Universimica presso l’Università suoi interessi di ricerca tà di Siena. I suoi interesdi Firenze. Si è prevalenriguardano lo sviluppo di si di ricerca riguardano temente occupato di realo sviluppo di sistemi di misura basati su sistemi di misura basati su sensori, lo zioni catalitiche eterogenee. sviluppo di elettronica integrata e lo stusensori. dio di sistemi non lineari.

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MISURE PER LA SICUREZZA

GLI ALTRI TEMI

Bruno Andò, Salvatore Baglio, Vincenzo Marletta

Monitoraggio distribuito delle ceneri vulcaniche per la sicurezza del trasporto aereo - Il progetto SECESTA

VOLCANIC ASH MONITORING FOR THE AIR TRANSPORT SAFETY The ash fall-out following explosion activity of volcanoes like the Mount Etna, represents a serious hazard for the air traffic safety. Researchers at DIEEI of the University of Catania, in the framework of the SECESTA Project, have developed a low-cost smart multisensor system to be integrated into a sensor network meant to provide an early warning approach and a distributed information useful to predict the temporal and spatial evolution of the phenomenon. RIASSUNTO La ricaduta di cenere vulcanica a seguito dell’attività esplosiva di un vulcano attivo come l’Etna rappresenta un fattore di rischio per la sicurezza del traffico aereo. I ricercatori del DIEEI dell’Università degli Studi di Catania, nell’ambito del Progetto SECESTA, hanno sviluppato un sistema multisensoriale intelligente a basso costo che sarà integrato in una rete di early warning che fornirà informazioni utili per la predizione dell’evoluzione spaziotemporale del fenomeno. MONITORAGGIO DISTRIBUITO DELLA RICADUTA DI CENERI VULCANICHE

Le ceneri vulcaniche rappresentano un fattore di rischio per la salute delle persone e possono causare danni alle infrastrutture. Inoltre costituiscono un serio pericolo per la sicurezza del traffico aereo [1], specialmente quando l’aeroporto è posizionato vicino al vulcano attivo, come nel caso dell’aeroporto internazionale Fontanarossa di Catania situato ai piedi del vulcano Etna. Le ceneri vulcaniche possono produrre numerosi danni alle parti esterne del velivolo, alla strumentazione di bordo e alle parti interne dei motori causandone l’arresto [2]. Anche l’operatività dell’aeroporto viene compromessa: la cenere vulcanica riduce infatti la visibilità, rende le piste scivolose, s’infiltra negli apparati elettrici e di comunicazione causando una interruzione dei servizi a terra, danneggia gli aerei parcheggiati. Ne conseguono la cancellazione di voli e/o la chiusura temporanea dell’aeroporto per ore o giorni, con notevoli disagi per i passeggeri e perdite di profitto.

In passato le autorità aeroportuali decidevano di mantenere operativo o chiudere l’aeroporto secondo valutazioni soggettive. Per ridurre i rischi legati all’arbitrarietà delle decisioni, l’Organizzazione Internazionale dell’Aviazione Civile (ICAO) ha emanato una guida alla gestione delle operazioni di volo in presenza di nubi di cenere vulcanica [1]. Per mitigare gli effetti delle ceneri vulcaniche si possono implementare diverse contromisure, come ad esempio procedere rapidamente con le operazioni di pulizia delle piste per ridurre i tempi di chiusura e modificare i piani di volo. L’efficacia di tali operazioni è legata alla presenza di un piano operativo specifico dell’aeroporto, e migliora se nelle operazioni decisionali vengono prese in considerazione informazioni aggiornate sull’evoluzione del fenomeno di ricaduta della cenere vulcanica. Il monitoraggio di tale fenomeno risulta quindi di grande interesse non solo per ragioni scientifiche, ma anche per necessità logistiche. Per tale motivo l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) di Catania adopera sistemi costosi per il monitoraggio del

vulcano e delle nubi di cenere rilasciate dall’attività esplosiva. I dati rilevati vengono forniti in ingresso a specifici modelli analitici per la previsione dell’evoluzione spazio-temporale della nube di cenere vulcanica [3]. Tali previsioni vengono comunicate alle autorità aeronautiche, a supporto delle attività decisionali. Le soluzioni tradizionali per il monitoraggio delle ceneri impiegano strumentazione pregiata ad alto costo, tipicamente basata su satelliti, radar, telecamere a infrarosso o sensori sismici e infrasonici. Tali sistemi richiedono installazioni complesse e costi di manutenzione elevati. Inoltre consentono di effettuare misure discrete in un numero ristretto di stazioni di monitoraggio, fornendo quindi un’informazione a bassa risoluzione spaziale. L’affidabilità delle previsioni fornite alle autorità aeronautiche risulterebbe notevolmente migliorata se ai modelli previsionali venissero forniti in ingresso dati su parametri caratteristici quali la granulometria e il flusso provenienti da più punti dell’area monitorata. In questo contesto, le reti di stazioni multisensoriali distribuite a basso costo potrebbero svolgere un ruolo fondamentale al fine di garantire un monitoraggio continuo ed efficace del fenomeno di ricaduta delle ceneri.

Dip. Ingegneria Elettrica, Elettronica e Informatica, DIEEI, Universtà di Catania bruno.ando@dieei.unict.it Memoria presentata al Convegno dell’Associazione GMEE Gruppo Misure Elettriche ed Elettroniche Ancona, 11-13/09/2014

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N. 02ƒ ; 2015 I ricercatori del DIEEI dell’Università di Catania, nell’ambito del progetto SECESTA, “reti di SEnsori per il monitoraggio delle CEneri vulcaniche nella Sicurezza del Trasporto Aereo” [4], finanziato con i fondi POR FESR Sicilia 2007-2013, hanno sviluppato un nodo multisensoriale intelligente a basso costo che consentirà la sintesi di un sistema di early warning distribuito per la misura dei parametri tipici del fenomeno di ricaduta delle ceneri vulcaniche (flusso e granulometria), sistema volto a integrare la rete di monitoraggio dell’attività vulcanica gestita dall’INGV. SECESTA coinvolge due centri di ricerca, il DIEEI e l’INGV, sezione di Catania, e piccole-medie imprese locali. La rete monitorerà l’area che si estende dai crateri principali fino all’aeroporto come mostrato in Fig. 1. L’approccio proposto nell’ambito del monitoraggio della ricaduta delle ceneri vulcaniche è innovativo, in particolare se si considera la sua capacità di fornire agli esperti informazioni continue sul fenomeno con elevata risoluzione spaziale.

Figura 1 – L’area che verrà monitorata dalla rete di nodi multisensoriali (©OpenStreetMap contributors) e una schematizzazione del nodo multisensoriale

IL NODO MULTISENSORIALE

Una schematizzazione del prototipo del nodo multisensoriale sviluppato presso il Sensor Lab del DIEEI è mostrata in Fig. 1. Il sistema è costituito da una struttura a imbuto per il convogliamento delle ceneri verso un serbatoio strumentato dove avvengono il riconoscimento delle ceneri vulcaniche e la misura del flusso [5]. Per fornire al sistema la necessaria selettività rispetto alle ceneri vulcaniche è stato utilizzato un sensore di campo magnetico digitale per rilevare le variazioni prodotte dalla cenere vulcanica sul campo magnetico generato da un magnete permanente. Un array di coppie diodo-fototransistor a infrarosso (IR) permette di monitorare il livello di cenere raccolto all’interno del contenitore e i tempi di riempimento. Tale informazione consente una stima indiretta del flusso e di automatizzare la procedura di svuotamento del contenitore ogniqualvolta si dovesse riempire. A tal fine alla base del contenitore è stato realizzato un sistema meccanico automatico di svuotamento.

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N. 02ƒ ;2015 Un trasduttore piezoelettrico permette di convertire gli impatti delle particelle di cenere vulcanica in segnali elettrici [6]. I segnali forniti dai sensori vengono acquisisti e processati da un’architettura a microcontrollore. I dati vengono quindi trasmessi mediante un protocollo wireless a una stazione dedicata. Ogni nodo di misura sarà dotato di un sistema di occlusione della parte superiore della struttura di convogliamento per proteggerlo dagli effetti di agenti ostili. I nodi ingegnerizzati saranno alimentati dalla rete elettrica, ove disponibile, o mediante soluzioni a batterie. Date le caratteristiche favorevoli del territorio saranno inoltre impiegate sorgenti d’energia alternative quali il fotovoltaico e/o l’eolico. LA METODOLOGIA PER LA CLASSIFICAZIONE DELLA GRANULOMETRIA

La metodologia proposta per la classificazione è basata sulla relazione tra la granulometria e la forza generata dalle particelle di cenere vulcanica durante l’impatto su un trasduttore piezoelettrico. Il trasduttore converte gli impatti delle particelle di cenere in segnali elettrici le cui caratteristiche dipendono dalla granulometria [6]. Al fine di ridurre gli impatti multipli della stessa particella, il trasduttore è posizionato con un inclinazione di 45° rispetto alla direzione verticale di caduta delle ceneri. A seguito dell’impatto delle particelle di cenere, il trasduttore oscilla alla sua frequenza naturale fn seguendo il tipico inviluppo esponenziale decrescente. Considerando la cenere e il trasduttore come solidi elastici lineari e modellizzando le particelle di cenere come sfere di raggio RA, la tensione generata dal trasduttore e la granulometria della cenere vulcanica risultano legate dalla seguente relazione: V out = g 33

d e − ξω nt KR A2 sin ( 2πfnt ) S 1− ξ 2

(1)

dove x è lo smorzamento del sistema, fn è la frequenza naturale, g33 è il coefficiente piezoelettrico nella direzione

dello stress generato dall’impatto, d e S sono, rispettivamente, lo spessore e l’area della superficie del trasduttore impiegato. Infine, K è un termine costante: 3  1  K = 1, 2644 ρ A 5    kP + k A 

(2)

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GLI ALTRI TEMI

ste e di conseguenza una particella piccola potrebbe essere classificata erroneamente come media o viceversa, e particelle medie potrebbero essere classificate come grandi e viceversa. Tuttavia è facile osservare che le medie delle ampiezze delle risposte sono ben separate. La situazione mostrata in Fig. 2 è tipica di un problema di classificazione binaria. Il caso in esame può quindi essere affrontato come due problemi di classificazione binaria separati che richiedono due soglie, Th1 e Th2.

dove rA, kA e nA rappresentano rispettivamente la densità, la rigidezza e la velocità terminale delle particelle di cenere, e kp rappresenta la rigidezza del trasduttore piezoelettrico. Come indicato dall’eq. (1) e come dimostrato in [6], l’ampiezza della risposta del LE CURVE ROC sensore è legata alla sua dimensione COME METODOLOGIA (per una data densità nota). Il picco PER LA SCELTA del segnale aumenta all’aumentare DEL CLASSIFICATORE PER LA GRANULOMETRIA della dimensione delle particelle. La densità della cenere vulcanica (che fissa la relazione tra la granulometria Un approccio utile per fissare i valori e la massa di ogni particella) è una delle soglie può essere basato sull’acaratteristica intrinseca del vulcano e nalisi delle curve ROC (Receiver Opepuò quindi essere considerato un pa- rating Characteristics) [6]. Una curva rametro noto. L’utilizzo di questa stra- ROC è un grafico 2D dell’indice di tegia rispetto ad altre metodologie di Sensibilità (True Positive Rate, TPR) sensing che effettuano una stima indi- rispetto all’indice 1-Specificità (False retta della dimensione media delle Positive Rate, FPR) al variare della particelle, consente di produrre la di- soglia di discriminazione. I due indici stribuzione statistica della granulome- sono definiti come segue: tria delle singole particelle di cenere TP TPR = = Sensibilità vulcanica. TP + FN Al fine di validare la metodologia pro(3) posta sono stati condotti numerosi FP esperimenti usando campioni di cene- FPR = = 1 − Specificità TN + FP re del vulcano Etna con granulometrie tipiche nel range da 0,1 mm a 8,0 mm. In Fig. 2 viene mostrato un esempio di distribuzione delle ampiezze massime del segnale (1), osservate per tre granulometrie: 0,4 mm, 1 mm e 2 mm (piccole, medie e grandi). Com’è possibile osservare, il meccanismo di classificazione non è banale Figura 2 – Distribuzione dei valori massimi in quanto le distridella tensione d’uscita fornita buzioni sono pardal sensore piezoelettrico zialmente sovrappo-

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classificazione delle particelle piccole anche a costo di avere falsi allarmi dovuti a particelle medie classificate come piccole. Considerazioni simili valgono anche nel caso di classificazione tra particelle medie e grandi. I risultati ottenuti per il caso di studio presentato e in generale la metodologia proposta Figura 3 – Curva per la discriminazione tra particelle piccole potrebbero fornire una (0,4 mm) e medie (1 mm) fonte d’informazione strategica per gli eIn caso di perfetta discriminazione sperti al fine di definire in modo aptra le due classi (le due distribuzioni propriato il criterio di classificazione. non si sovrappongono), la curva ROC passa per il vertice superiore sinistro (100% Sensibilità, 100% RINGRAZIAMENTI Specificità). Quindi, più la curva ROC è vicina al vertice superiore Gli autori desiderano ringraziare il sinistro, maggiore è l’accuratezza Dott. Mauro Coltelli dell’INGV, del classificatore. La teoria delle Catania. curve ROC è stata applicata al problema della classificazione della cenere vulcanica. In Fig. 3 è riporta- RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI ta la curva ROC relativa al problema di classificazione delle particelle pic- 1. ICAO, Flight Safety and Volcanic Ash, Doc 9974 AN/487, 2012. cole e medie. 2. Volcanic Ash Safety in Air Traffic Management – A White Paper, European Safety Programme for ATM CONSIDERAZIONI 2010-2014 (ESP+), June 2011 – EdiPER LA DETERMINAZIONE tion 1.0. DELLA SOGLIA OTTIMALE 3. S. Scollo, M. Prestifilippo, G. Sebbene esistano criteri analitici per Spata, M. D’Agostino, M. Coltelli, determinare il valore ottimale della Monitoring and forecasting Etna volsoglie, si tracciano qui alcune consi- canic plumes, Nat. Hazards Earth derazioni preliminari. Nel caso di Syst. Sci. 9 (2009) 1573-1585. classificazione tra particelle piccole e 4. SECESTA project, 4.1.1.1 – POR medie spostare la soglia verso sinistra FESR Sicilia 2007-2013, (CUP. (valori di TPR più alti) riduce la capa- G53F11000040004), cità del sistema di classificare corret- http://secesta.pmftraining.eu. tamente le particelle piccole mentre 5. B. Andò, S. Baglio, V. Marletta, migliora la classificazione di quelle Selective Measurement of Volcanic Ash medie. Poiché comunque le particelle Flow-Rate, IEEE Transactions on Instrupiccole possono essere trasportate a mentation and Measurement, Vol. 62, distanze maggiori, l’effetto di que- N. 5, pp. 1356-1363, 2014. st’ultima scelta potrebbe essere la 6. B. Andò, S. Baglio, V. Marletta, S. mancanza di allarmi con conseguente Medico, A Smart Multisensor System rischio elevato per la sicurezza del for Ash Fall-Out Monitoring, Sensors trasporto aereo. Per la specifica appli- and Actuators A: Physical, Vol. 212, cazione, è preferibile una corretta pp. 13-22, 2013.

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GLI ALTRI TEMI

Bruno Andò si è laureato in Ingegneria Elettronica presso l’Università degli Studi di Catania nel 1994, ha acquisito il titolo di Dottore di Ricerca in Ingegneria Elettrotecnica nel 1999. Nel 2002 è diventato Ricercatore di Misure Elettriche ed Elettroniche e dal 2011 è Professore Associato. La sua attività di ricerca è principalmente mirata allo sviluppo di sensori basati sull’impiego di materiali e tecnologie innovative, sensori inkjet printed, Energy harvesting, sistemi multisensoriali intelligenti, AAL e WSN.

Salvatore Baglio si è laureato in Ingegneria Elettronica presso l’Università degli Studi di Catania nel 1990, ha acquisito il titolo di Dottore di Ricerca in Ingegneria Elettrotecnica nel 1994. È Professore Associato di Misure Elettriche ed Elettroniche presso il DIEEI dell’Università di Catania. È attualmente componente del Comitato Editoriale di Tutto_Misure. L’attività di ricerca è rivolta allo sviluppo di micro- e nanosensori, allo studio di dinamiche non lineari nei sensori e trasduttori, all’uso di materiali innovativi per micro- e nanosensori, allo sviluppo di sistemi integrati per Energy harvesting.

Vincenzo Marletta si è laureato in Ingegneria Informatica nel 2007, ha acquisito il titolo di Dottore di Ricerca in Ingegneria Elettronica, Automatica e Controllo di Sistemi Complessi nel 2011. Collabora con il DIEEI dell’Università degli Studi di Catania e si occupa di sistemi multisensoriali intelligenti, sensori Inkjet Printed, Energy harvesting, sviluppo di sensori basati sull’impiego di materiali e tecnologie innovative, AAL e WSN.

GLI ALTRI TEMI

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MISURE PER IL SETTORE FERROVIARIO A. Cavuto 1, M. Martarelli 2, G. Pandarese 1, G.M. Revel 1, E.P. Tommasini 1

Diagnostica mediante laser-ultrasonics su assili ferroviari

TRAIN AXLE DIAGNOSTICS BY LASER ULTRASONICS The paper presents the results of the project PRIN 2009 2009PSJW8Z “Development of a laser ultrasonic system for non-destructive-testing aiming at improving railway safety”. A non-contact method exploiting an air-coupled ultrasonic probe that detects the ultrasonic waves generated by a highpower pulsed laser has been developed and applied for the inspection of a real high-speed train axle provided by Trenitalia. RIASSUNTO L’articolo mostra i risultati ottenuti durante l’attività di ricerca svolta nell’ambito del progetto PRIN 2009 2009PSJW8Z “Sviluppo di un sistema laser-ultrasonics per i controlli non distruttivi ai fini della sicurezza in ambito ferroviario”. L’obiettivo del progetto è stato quello di sviluppare un metodo di diagnostica senza contatto per la rilevazione di difetti su assili ferroviari di treni ad alta velocità. Il metodo basato sulla laser-ultrasonics prevede l’utilizzo di un laser impulsato ad alta potenza per la generazione di onde ultrasonore nel materiale e una sonda a ultrasuoni accoppiata in aria per la ricezione. LA TECNICA LASER-ULTRASONICS sonde con l’oggetto da ispezionare e NEI CONTROLLI NON DISTRUTTIVI di utilizzare un mezzo di accoppia-

In ambito ferroviario l’esecuzione di controlli non distruttivi (CND) costituisce uno dei presupposti primari sui quali si basa la sicurezza dell’esercizio. Tali controlli sono principalmente finalizzati alla verifica dell’integrità strutturale di ruote e assili, principali componenti della sala montata. Attualmente l’ispezione periodica di sale montate viene effettuata utilizzando tecniche a ultrasuoni, quali: sonde phased array, sonde rotanti configurate con trasduttori diversamente angolati in grado d’ispezionare le zone critiche degli assili, borosonde per il controllo di assili cavi di ultima generazione. La scelta di utilizzare la tecnica laserultrasonics in ambito ferroviario nasce dall’esigenza di migliorare la qualità e i tempi dei controlli non distruttivi da eseguire sulle sale montate e sugli altri componenti dei rotabili. Le tecniche a ultrasuoni hanno lo svantaggio di richiedere il contatto delle

mento. Tuttavia i problemi tipici delle tecniche convenzionali possono essere superati mediante un sistema laserultrasonics basato sul rilevamento di onde ultrasonore generate da un laser impulsato ad alta potenza, tramite trasduttori a ultrasuoni accoppiati in aria. Il sistema di controllo proposto è completamente non invasivo e permette di (i) superare i problemi di forma e di accessibilità, (ii) evitare l’applicazione del mezzo di accoppiamento, (iii) ridurre il tempo d’ispezione per grandi superfici. Negli ultimi anni diversi lavori di ricerca sono stati finalizzati all’implementazione di tale tecnica nel settore ferroviario per il controllo dei binari [1], delle ruote [2] e degli assili [3], utilizzando un regime ablativo per la generazione delle onde elastiche e sfruttando le onde di Rayleigh riflesse dal difetto. La necessità di operare in regime ablativo compromette tuttavia l’integrità superficiale e non consente di considerare la tecnica come non di-

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struttiva. Inoltre l’uso dell’onda di Rayleigh riflessa dal difetto rende estremamente difficile lavorare con geometrie complesse, come assili cavi con forti variazioni di sezione: infatti le riflessioni delle onde dovute alla geometria possono sovrapporsi con quelle indotte dal difetto. In questa sede è stata dimostrata l’applicabilità della tecnica laser-ultrasonics in regime termoelastico per il controllo di un assile cavo con geometria complessa, utilizzando l’onda di Rayleigh diretta e non quella riflessa. MODELLO FEM DI SUPPORTO ALLA SPERIMENTAZIONE

Per disporre di un valido strumento di supporto alla sperimentazione, è stato sviluppato un modello numerico agli elementi finiti, con l’obiettivo di simulare la propagazione delle onde elastiche che si generano in regime termoelastico in seguito all’interazione tra l’impulso laser e il materiale costituente l’assile ferroviario. Il modello FEM permette di approfondire e analizzare in maniera più accurata i percorsi di propagazione delle onde, sia delle onde di corpo sia delle onde di Rayleigh, che risulterebbero di difficile interpretazione data la complessa geometria dell’assile. È stato sviluppato e validato sperimentalmente un

Università Politecnica delle Marche, Ancona - a.cavuto@univpm.it 2 Università degli Studi e-Campus Novedrate Memoria presentata al Convegno del Gruppo Misure Meccaniche e Termiche Ancona, 11-13/09/2014

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N. 02ƒ ; 2015 modello 2D che accoppia un modello termico per la generazione termoelastica a un modello d’interazione acustico-strutturale per la simulazione della propagazione delle onde elastiche. La Fig. 1 mostra la propagazione delle onde ultrasonore in una sezione longitudinale dell’assile ferroviario e la loro interazione con un difetto posto nelle vicinanze della sorgente laser.

Figura 1 – Propagazione delle onde elastiche in una sezione 2D dell’assile e loro interazione con il difetto

La Fig. 2 mostra i segnali ultrasonori che potrebbero essere acquisiti in corrispondenza delle sedi di calettamento da un trasduttore posizionato sul lato opposto (freccia rossa a sinistra in Fig. 1) rispetto al punto in cui il laser colpisce il materiale (freccia rossa a destra in Fig. 1). Le forme d’onda sono state filtrate nella banda di lavoro della sonda a ultrasuoni utilizzata nelle prove sperimentali (1 MHz ± 200 kHz) e sono state riportate con ampiezza normalizzata. Mentre le onde di corpo non subiscono deviazioni per la presenza del difetto, le onde di Rayleigh vengono attenuate in quanto il difetto è superficiale.

Figura 2 – Onde ultrasonore con e senza difetto in prossimità del punto di ricezione

SET-UP SPERIMENTALE

Sull’assile analizzato mostrato in Fig. 3.a sono stati realizzati quattro difetti superficiali, che simulano cricche da fretting-fatica riscontrabili nelle sedi dei calettamenti forzati (D1 e D3) e cricche di fatica osservabili nelle sezioni di transizione geometrica (D2 e D4). L’assile ferroviario è stato montato su una struttura dedicata che permette di controllare la sua rotazione, al

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Figura 3 – Assile ispezionato (a) e posizione dei difetti (b)

fine di eseguire la scansione della superficie dell’asse lungo una circonferenza (Fig. 4). Il sistema laser-ultrasonics utilizzato è composto da un laser pulsato Nd:YAG, che emette un impulso alla lunghezza d’onda di 1.064 nm, di durata di 12 ns e con un’energia di 82 mJ. Quest’ultimo parametro è stato scelto in modo tale da rimanere nel campo della termoelasticità ed evitare il regime ablativo con conseguente danneggiamento superficiale dell’assile. Il trasduttore a ultrasuoni accoppiato in aria utilizzato è del tipo piezoelettrico con una frequenza nominale di 1 MHz della Ultran Group. Il segnale ultrasonoro è acquisito alla frequenza di campionamento di 100 MHz. Le prove sono state eseguite scanden-

do la superfice lungo un arco di circonferenza, mantenendo costante, durante la prova, la distanza tra emettitore e ricevitore. L’assile è stato fatto ruotare da un motore elettrico, e l’angolo di rotazione è stato misurato da un encoder integrato. È stata eseguita una scansione circonferenziale coprendo un angolo di 93° con una risoluzione angolare di 1,5°. APPLICAZIONE DELLA TECNICA LASER-ULTRASONICS SULL’ASSILE FERROVIARIO

I risultati delle simulazioni e delle prove sperimentali hanno mostrato come l’onda di Rayleigh è la più sensibile alla presenza dei difetti superficiali, ed è quella che meglio riesce a

Figura 4 – Schema del sistema di scansione laser-ultrasonics

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GLI ALTRI TEMI

inseguire la complessa geometria dell’assile. In questa sede saranno riportati solo i risultati corrispondenti al difetto D4 situato nella zona di transizione geometrica a monte della sezione di montaggio della ruota. Per un’analisi completa il lettore può fare riferimento a [4]. Il set-up sperimentale (ossia la posizione del laser e della sonda a ultrasuoni), la sezione dell’assile testato e la posizione del difetto (D4) sono mostrati in Fig. 5.c. La Fig. 5.a mostra un segnale nel dominio del tempo acquisito in corrispondenza del primo punto di misura lungo l’arco di circonferenza scandito, mentre la Fig. 5.b mostra una finestra del segnale temporale acquisito nell’intorno del tempo di arrivo dell’onda di Rayleigh che risulta essere 87 μs. La mappa B-scan riportata in Fig. 5.d evidenzia la presenza del difetto che produce un’attenuazione dell’onda di Rayleigh diretta. Per ognuno dei quattro difetti è stato calcolato il contrasto come rapporto tra il valore minimo dell’RMS (determinato in corrispondenza dell’area difettata) e il valore RMS medio (determinato in corrispondenza dell’area non difettata) e risulta essere di 6,5 dB per il difetto D1, 3,7 dB per D2, 5,3 dB per D3 e 5,1 dB per D4. È evidente che il miglior contrasto tra la zona danneggiata e quella non danneggiata si verifica per il difetto D1 (6,5 dB), in cui il laser impulsato è vicino al difetto. Il contrasto

Figura 5 – Storie temporali (a) e (b), set-up sperimentale (c) e B-scan (d) – D4

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tra la zona integra e quella danneggiata ha permesso d’identificare tutti i difetti simulati. Sulla base dei risultati ottenuti in Laboratorio si prevede di estendere l’applicazione del metodo laser-ultrasonics sviluppato a un assile di una sala montata, con lo scopo di dimostrare la sua efficienza diagnostica per il controllo da remoto di assili ferroviari in servizio. RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

Alfonso Cavuto è Assegnista di Ricerca presso il Dipartimento di Ingegneria Industriale e Scienze Matematiche dell’Università Politecnica delle Marche. La sua attività scientifica è incentrata sullo sviluppo di nuove metodologie per il controllo non distruttivo di componenti meccanici nel campo dei trasporti, aeronautico e civile.

Milena Martarelli è Professore Associato di Misure Meccaniche e Termiche presso la Facoltà di Ingegneria dell’Università Telematica e-Campus. La sua attività di ricerca è incentrata principalmente nello sviluppo e applicazione di tecniche senza contatto e metodi di analisi modale per la diagnostica industriale.

Gian Marco Revel è Professore Associato di Misure Meccaniche e Termiche presso il Dipartimento di Ingegneria Industriale e Scienze Matematiche dell’Università Politecnica delle Marche. La sua attività di ricerca è rivolta alle misure per le applicazioni industriali, in particolare la domotica, i controlli non-distruttivi, la vibro-acustica.

Giuseppe Pandarese è Assegnista di Ricerca presso il Dipartimento di Ingegneria Industriale e Scienze Matematiche dell’Università Politecnica delle Marche. La sua attività di ricerca è rivolta allo sviluppo di tecniche di misura senza contatto per la diagnostica industriale.

Enrico Primo Tomasini è Professore Ordinario di Misure Meccaniche e Termiche presso il Dipartimento di Ingegneria Industriale e Scienze Matematiche dell’Università Politecnica delle Marche. L’attività scientifica svolta nei numerosi anni della sua carriera ha toccato numerosi temi e filoni di ricerca nel settore delle misure e dei collaudi.

NEWS

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1. S. Kenderian, B.B. Djordjevic, Jr. R.E. Green, “Laser-based and air-coupled ultrasound as noncontact and remote techniques for testing railroad tracks”, Materials Evaluation 60 (1) (2002) 65-70. 2. Kenderian, S., Djordjevic, B.B., Cerniglia, D., Garcia, G., “Dynamic railroad inspection using the laser-air hybrid ultrasonic technique”, Insight: Non-Destructive Testing and Condition Monitoring, 48 (6) (2006), pp. 336341. 3. K. Gonzales, S. Kendarian, D. Carter, A. Smith, R. Morgan, “Non-contact interrogation of railroad axles using laser-based ultrasonic inspection”, Proceedings of JRC2005, Pueblo, Colorado. 4. A. Cavuto, M. Martarelli, G. Pandarese, G.M. Revel, E.P. Tomasini, “Experimental investigation by laser ultrasonics for high speed train axle diagnostics”, Ultrasonics 55 (2015) 48-57.

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GLI ALTRI TEMI

NUOVO ACCELERATORE DI MISURE PER IL COLLAUDO DEGLI AMPLIFICATORI DI POTENZA Keysight Technologies ha recentemente presentato l’Acceleratore di Misure PXIe M9451A, una scheda di elaborazione ad alta velocità che velocizza le misure di inseguimento dell’inviluppo (Envelop Tracking) e di caratterizzazione della predistorsione digitale (DPD) nel collaudo di amplificatori di potenza. Grazie alla scheda M9451A, è possibile eseguire le misure DPD e Envelope Tracking con open/close loop in decine di millisecondi, ossia con un aumento della velocità anche di un fattore 100. La scheda M9451A è ora parte integrante della Soluzione di Riferimento per il collaudo e la caratterizzazione di amplificatori di potenza e moduli front end a radiofrequenza (PA/FEM RF), in modo da velocizzare ulteriormente, pur mantenendo la necessaria accuratezza, tutte le misure su parametri S, distorsione armonica, potenza e demodulazione. La Soluzione di Riferimento permette la caratterizzazione completa dei moduli amplificatori di potenza di nuova generazione, come i moduli duplexer-amplificatori di potenza, o PAD (Power AmplifierDuplexer).

Gli affidabili algoritmi per le misure DPD adottati nella Soluzione di Riferimento sono il frutto di anni di stretta collaborazione con i clienti impegnati nella produzione di dispositivi wireless e dall’esperienza maturata con il software di simulazione SystemVue e con il pacchetto applicativo N7614B Signal Studio for Power Amplifier Test di Keysight. Ciò rende questa soluzione l’unica capace di garantire risultati di misura coerenti durante l’intero ciclo di sviluppo della nuova generazione di moduli di amplificatori di potenza, dalla simulazione alla produzione in grande serie. “Continuiamo a potenziare la nostra Soluzione di Riferimento dedicata agli amplificatori di potenza per offrire ai clienti tecnologie che garantiscono prestazioni senza rivali nell’esecuzione dei test”, afferma Mario Narduzzi, Marketing Manager della divisione Software and Modular Solutions di Keysight. “La scheda M9451A mostra cosa sia possibile ottenere quando si combina la competenza nelle misure di Keysight con la capacità di trasferimento dati ad alta velocità del bus PXIe e le più potenti FPGA attualmente disponibili sul mercato”. Per ulteriori informazioni: www.keysight.com/find/solution-padvt

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MISURE PER IL SETTORE AEROSPAZIALE

GLI ALTRI TEMI

Marco Pertile, Sebastiano Chiodini, Stefano Debei, Enrico Lorenzini

Odometria per veicoli autonomi con sistemi di visione Confronto sperimentale di tre obiettivi ottici

VISUAL ODOMETRY FOR AUTONOMOUS VEHICLES: EXPERIMENTAL COMPARISON AMONG THREE LENSES An experimental comparison among visual odometry systems using lenses with three different focal lengths (an ultra wide angle, a medium wide angle and a telephoto lens) is described. For each system, a complete calibration procedure is performed taking into account different types of motion. Experimentally obtained uncertainties are compared, pointing out strengths and weaknesses of employing wide angle or telephoto lenses for motion measurement. RIASSUNTO Si descrive il confronto sperimentale fra tre sistemi di Visual Odometry aventi obiettivi ottici con differenti lunghezze focali. Per ogni sistema è stata eseguita una completa procedura di calibrazione prendendo in considerazione differenti tipi di moto. I risultati sperimentali permettono di evidenziare i punti di forza e le debolezze dei grandangoli e dei teleobiettivi per applicazioni di Visual Odometry. VISUAL ODOMETRY E LUNGHEZZA FOCALE

Nel controllo dei veicoli autonomi, la misura della posizione e dell’assetto del veicolo è un compito molto importante e non facile, soprattutto per applicazioni di esplorazione planetaria come ad esempio nei rover per Marte. In queste applicazioni spaziali, infatti, i sistemi di misura basati sulla rotazione delle ruote sono affetti da ampie incertezze a causa dello slittamento tra ruota e terreno che spesso è sabbioso o scivoloso. Inoltre sui pianeti del sistema solare non sono ancora disponibili sistemi di posizionamento globale da satellite tipo GPS, e i sensori di navigazione inerziale sono affetti da inaccettabili derive. Quindi risulta particolarmente sentito il bisogno di uno strumento di misura del moto che sia affidabile e accurato. Un metodo di misura, noto come Visual Odometry (VO), utilizza un sistema di visione montato a bordo che ricostruisce il moto del veicolo mediante un’opportuna analisi delle

immagini acquisite. La VO è ancora un campo aperto di ricerca, ma è già stata utilizzata sui rover marziani Spirit e Opportunity della NASA che sono atterrati sulla superficie di Marte nel gennaio 2004, ad esempio si veda [12]. Nel presente lavoro si propone un confronto sperimentale fra sistemi di VO provvisti di obiettivi con differenti lunghezze focali, e quindi differenti campi di vista, al fine di fornire consigli utili al problema di selezionare l’obiettivo più adatto per la VO. In [1] sono descritte simulazioni numeriche per valutare quale campo di vista del sistema di VO produca l’errore più piccolo. Gli autori hanno trovato che l’angolo migliore è 35° e un campo di vista ottimale è 30° - 40°. Tuttavia, in [1] i risultati delle simulazioni numeriche non sono validati da un rigoroso confronto sperimentale. In [1] e [2] sono riportati test sperimentali condotti con angoli differenti del campo di vista, ma in condizioni sperimentali molto diverse fra loro e non direttamente confrontabili (il campo di vista non è l’unico parametro che cambia tra un test e l’altro). Il nostro

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contributo è un confronto sperimentale condotto tenendo costanti tutti gli altri parametri che possono influenzare la misura (le telecamere, le distanze e orientazioni relative tra le telecamere stesse, gli angoli d’elevazione degli assi ottici, il moto rotatorio e lineare). Inoltre, è stata eseguita un’attenta analisi e propagazione dell’incertezza ai risultati della misura, in accordo con la Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (GUM) e il suo Supplemento 1. ALGORITMO DI MISURA E ANALISI DELL’INCERTEZZA

La traiettoria percorsa da una stereo camera viene scomposta in passi di moto incrementali, ognuno compreso tra una prima posizione P1 e una seconda posizione P2. Per ogni passo si misura lo spostamento lineare (tre componenti) e la rotazione (tre angoli di Eulero) utilizzando due immagini acquisite in P1 e due immagini acquisite in P2. Successivamente la traiettoria complessiva è calcolata combinando ogni singolo passo di moto incrementale. La procedura inizia con l’identificazione nelle immagini di punti caratteristici 2D, che sono la proiezione nelle due telecamere di punti fisici 3D caratteristici della scena osservata, come ad es. angoli, spigoli, macchie. L’identificazione dei punti 2D è stata

CISAS G. Colombo, Università di Padova marco.pertile@univpdm.it Memoria presentata al Convegno del Gruppo Misure Meccaniche e Termiche Ancona, 11-13/09/2014

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eseguita con una combinazione del metodo di Harris [4] e del metodo Scale Invariant Feature Transform (SIFT) [5]. Dopo aver trovato i punti caratteristici 2D sulle quattro immagini (due in P1 e due in P2), si devono trovare le corrispondenze tra essi. Quattro punti 2D (uno per ogni immagine) sono fra loro corrispondenti se sono la proiezione di uno stesso punto fisico 3D della scena. Queste corrispondenze si trovano descrivendo l’intorno di ogni punto 2D sulle immagini con un opportuno descrittore. In questo lavoro sono state seguite le indicazioni di [6], che indica il descrittore di SIFT come uno dei due migliori. Dopo aver trovato i punti 2D corrispondenti è possibile, mediante il metodo di triangolazione del punto medio, trovare i punti 3D osservati. In questo modo si ottiene una nuvola di punti 3D osser-

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vata in P1 e la stessa nuvola di punti 3D osservata in P2. L’algoritmo di misura deve stimare la matrice di rotazione o i tre angoli di Eulero e il vettore di traslazione che fanno sovrapporre in modo ottimo le due nuvole di punti 3D. In particolare, viene minimizzata una funzione costo ottenuta sommando gli errori 3D di sovrapposizione di ogni punto 3D della nuvola in P1 con il corrispondente punto 3D dell’altra nuvola in P2 roto-traslato. Questa stima, come fatto per i rover marziani [1-2], è eseguita in due fasi: in un primo passo una stima approssimata della roto-traslazione è calcolata con il metodo in forma chiusa di Horn [3], e in un secondo passo si utilizza un metodo iterativo di ottimizzazione non lineare (tipo Levenberg-Marquardt) per affinare la soluzione trovata. Nel primo passo in forma chiusa si minimizza

una funzione costo che pesa nello stesso modo le tre componenti degli errori 3D. Invece, nel secondo passo di ottimizzazione non lineare si minimizza una funzione costo che pesa ogni componente dell’errore 3D in modo inversamente proporzionale alla propria incertezza lungo la direzione desiderata. Quest’ultima caratteristica è essenziale per il buon funzionamento del metodo, poiché nei sistemi stereo, a causa della distanza ridotta fra le telecamere, l’incertezza dei punti 3D triangolati è molto maggiore parallelamente all’asse ottico che nelle direzioni trasversali. Quindi, è importante pesare meno le componenti di errore 3D parallele agli assi ottici delle telecamere. Inoltre, il primo passo in forma chiusa è stato inglobato nella procedura Random Sample Consensus (RANSAC) per cercare di eliminare i

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GLI ALTRI TEMI

falsi positivi che potrebbero essere Le Figg. 3 e 4 mostrano prodotti dalla fase d’identificazione i risultati per il test di delle corrispondenze tra punti 2D rotazione. delle immagini. Nel test di rotazione, il È stata condotta un’attenta analisi delsistema di VO equipagl’incertezza che tiene conto di quanto giato con i teleobiettivi raccomandato dalla GUM e dal suo riesce a misurare la Supplemento 1 in tema di stima delrotazione solo fino a l’incertezza in misure indirette. Sono 20°. Questo comportastate valutate le principali fonti d’inmento può essere spiecertezza, in particolare la posizione gato con il fatto che, sulle immagini dei punti 2D e i pararuotando la stereo metri intrinseci ed estrinseci delle telecamera da 0° a 90°, la camere. Tali fonti d’incertezza sono distanza dei punti 3D state poi propagate alle grandezze osservati diminuisce calcolate indirettamente sia con la forper la forma rettangolamula linearizzata di Kline-McClintock Figura 1 – Setup sperimentale comprendente la stereo camera re del laboratorio. Al montata su uno stadio rotativo e su una guida lineare per pesare in modo differente le comdiminuire della distanponenti degli errori 3D, sia con il za tra le telecamere e metodo numerico Monte Carlo per tando i campi di vista utilizzati speri- gli oggetti osservati, diminuiscono i rendere più accurata la stima dell’in- mentalmente con le simulazioni [1], ci punti 3D per i quali si trova una corrisi aspetta che l’obiettivo migliore sia il spondenza corretta. Se i punti 3D certezza finale. medio grandangolo. usati per la stima diminuiscono sotto Nel nostro laboratorio abbiamo esegui- un valore di soglia, l’algoritmo non è to traslazioni lineari con corsa totale più in grado di funzionare in modo RISULTATI SPERIMENTALI 1.350 mm e passo di moto di 50 mm e accurato. Questo spiega perché il Il setup sperimentale consente d’im- rotazioni angolari tra 0° e 90° con teleobiettivo non riesce a misurare porre e misurare ogni passo di moto passo di 1°. I risultati sperimentali otte- oltre i 20° nel test di rotazione realizsia lineare sia rotazionale con un’in- nuti sono riassunti nelle figure seguenti. zato. Inoltre, dalla Fig. 4, anche per certezza almeno un ordine di gran- In Fig. 2 si vede l’incertezza standard angoli piccoli il teleobiettivo misura dezza migliore di quella ottenibile stimata lungo la direzione longitudi- con un’incertezza più grande dei due con il sistema di VO. In questo modo nale degli assi ottici del sistema di VO grandangoli, confermandosi una soluè possibile calibrare dal punto di vista che risulta sostanzialmente allineata zione poco adatta alla VO. metrologico il sistema di VO e poi alla direzione di moto. Lungo le dire- Nel test di rotazione, il medio granconfrontare le curve di calibrazione zioni trasversali, i risultati sono simili dangolo mostra un leggero vantaggio con un leggero vantaggio ottenute con diversi obiettivi ottici. Il sistema di visione stereo è montato del medio grandangolo su uno stadio rotativo motorizzato a rispetto all’ampio grandanelevata precisione per imporre le rota- golo. zioni desiderate, e su una guida linea- I risultati sperimentali apre per imporre le traslazioni lineari. Lo paiono leggermente diversi stadio rotativo ha una risoluzione da quelli ottenuti in simulaangolare di 1,125 arcosecondi men- zione da [1]. Tutti e tre gli tre la guida lineare ha una scala gra- obiettivi sono in grado di duata, per confrontare l’uscita del misurare la traslazione lisistema di VO con uno strumento di neare lungo una direzione riferimento. La Fig. 1 mostra il setup parallela agli assi ottici delle telecamere. Tuttavia, sperimentale utilizzato. Il riferimento [1] dice che il campo di il caso peggiore risulta esvista ottimale è compreso tra 30° e sere il teleobiettivo, mentre 40°. Noi abbiamo usato tre obiettivi risultati migliori e simili si ottici con le seguenti lunghezze focali ottengono con i due granf e campi di vista orizzontale e verti- dangoli, senza che vi sia cale: f = 6 mm, 86° x 53° (un ampio un vantaggio significativo Figura 2 – Incertezza standard della posizione totale grandangolo); f = 10 mm, 57° x 32° del medio grandangolo lungo l’asse z (parallelo all’asse ottico (un medio grandangolo); f = 50 mm, come previsto dalle simulae allo spostamento imposto) nel test di traslazione lineare 13° x 7° (un teleobiettivo). Confron- zioni.

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GLI ALTRI TEMI

I VINCITORI SONO…

Figura 3 – Errore della rotazione totale (differenza tra la rotazione totale misurata dal sistema VO e quella imposta) nel test di rotazione

I risultati hanno evidenziato che i due obiettivi grandangolari hanno nettamente superato il teleobiettivo. Dalla calibrazione sperimentale si vede che il medio grandangolo si comporta leggermente meglio dell’ampio grandangolo in ambienti spaziosi, mentre quest’ultimo mostra risultati migliori in spazi ristretti. Inoltre l’ampio grandangolo, funzionando bene con oggetti inquadrati sia distanti sia ravvicinati, risulta meno sensibile rispetto al medio grandangolo al tipo di scena inquadrata. RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

1. C.F. Olson, L.H. Matthies, M. Schoppers, M.W. Maimone, “Rover navigation using stereo egomotion”, Robotics Figura 4 – Incertezza standard della rotazione totale and Autonomous attorno all’asse y (verticale) nel test di rotazione Systems, Vol. 43, 2003, pp. 215-229. sull’ampio grandangolo come previ- 2. Y. Cheng, M.W. Maimone, L. Matsto dalle simulazioni, ma solo fino a thies, “Visual Odometry on the Mars 70° - 75°. Per angoli di rotazione ele- Exploration Rovers”, IEEE Robotics & vati, quando la distanza degli oggetti Automation Magazine, 2006. osservati si avvicina ai valori minimi 3. B.K.P. Horn, H.M. Hilden, S. nel test realizzato, entrambi i gran- Negahdaripour, “Closed-form soludangoli mostrano incertezze crescen- tion of absolute orientation using ti. Tuttavia, il medio grandangolo peg- orthonormal matrices”, Jou. of the giora sensibilmente prima (attorno a Optical Soc. of Am., July 1988, Vol. 70°) rispetto all’ampio grandangolo 5, pp. 1127. (attorno a 80°). Quindi il leggero van- 4. C. Harris, M. Stephens, “A Comtaggio del medio grandangolo, previ- bined Corner and Edge Detector”, sto anche dalle simulazioni [1], scom- Proc. Alvey Vision Conf., 1988, pp. pare rapidamente in spazi ridotti. 147-151.

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5. D. Lowe, “Distinctive Image Features from Scale-Invariant Keypoints”, Int. J. Computer Vision, Vol. 2, No. 60, 2004, pp. 91-110. 6. K. Mikolajczyk, C. Schmid, “A Performance Evaluation of Local Descriptors”, IEEE Trans On PAMI, Vol. 27, No. 10, 2005.

Marco Pertile. Laurea con lode in Ingegneria Meccanica e Dottorato di Ricerca (Ph.D.) in “Scienze e Tecnologie Spaziali” presso l’Università di Padova. Professore a contratto in “Misure e Strumentazioni Industriali”. Si occupa di misure meccaniche e termiche, in particolare con sistemi di visione e laser scanners. Sebastiano Chiodini. Nel 2013 ha ottenuto la Laurea Magistrale in Ingegneria Aerospaziale presso l’Università degli Studi di Padova, dove frequenta il Corso di Dottorato in Scienze e Tecnologie Spaziali. Si occupa dello studio di algoritmi di Visual SLAM per la localizzazione e il controllo di rover planetari. Stefano Debei. Professore Associato di Misure Meccaniche e Termiche presso l’Università di Padova. Vice Direttore del Centro di Ateneo di Studi e Attività Spaziali G. Colombo. Responsabile tecnico in numerose missioni spaziali con ASI ed ESA. Si occupa di progettazione e sviluppo di strumentazione di misura, principalmente per applicazioni spaziali. Enrico Lorenzini. Professore Ordinario di Misure Meccaniche e Termiche all’Universitá degli Studi di Padova. Insegna nel corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Aerospaziale. Si occupa di misure applicate allo spazio e di problemi inerenti alla navigazione e controllo di satelliti singoli e in formazione.

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LA PAGINA DI ACCREDIA

A cura di Rosalba Mugno 1, Silvia Tramontin 2 e Francesca Nizzero 3

La pagina di Accredia Notizie dall’Ente di accreditamento THE PAGE OF ACCREDIA ACCREDIA, The Italian National Accreditation Body, plays an active role in “TUTTO_MISURE”, as a permanent strategic partner, ensuring a high added-value contribution to the quality of the Magazine, in the context of the measurement and testing sector, for the benefit of the industry.

RIASSUNTO ACCREDIA, L’Ente unico di Accreditamento Nazionale, gioca un ruolo attivo nella squadra di “TUTTO_MISURE”, garantendo valore aggiunto a livello contenutistico per quanto riguarda l’ambito delle misure e delle prove. DIPARTIMENTO LABORATORI DI TARATURA

XXIX CONVEGNO DEI CENTRI DI TARATURA ACCREDITATI

Dal 1° maggio scorso, Rosalba Mugno è il nuovo Direttore del Dipartimento Laboratori di Taratura, una delle tre unità in cui si struttura ACCREDIA, accanto alle funzioni per l’accreditamento dei Laboratori di prova e degli Organismi di certificazione e ispezione. Rosalba Mugno, laureata in Ingegneria Elettronica e Dottore di Ricerca in “Metrologia Scienza e Tecnica delle Misurazioni”, si occupa di metrologia e taratura degli strumenti sin dalla fine degli anni ’90. Nel 2007 è entrata a far parte dell’I.N.Ri.M. – l’Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica – come Funzionario Tecnico e Ispettore Tecnico e di Sistema dell’allora SIT – Servizio di Taratura in Italia – e nel 2010 è stata nominata Responsabile del Servizio Accreditamento Laboratori. Nel gennaio 2014 è entrata in ACCREDIA come coordinatrice dell’Ufficio Tecnico e responsabile dell’Attività di Monitoraggio Ispettori del Dipartimento Laboratori di taratura, per essere nominata Vice Direttrice del Dipartimento nel luglio dello stesso anno.

Il 23 aprile scorso, nell’ambito dell’evento “Affidabilità & Tecnologie” di Torino, si è svolto il XXIX Convegno dei Centri di taratura accreditati, iniziativa aperta al grande pubblico della manifestazione, che ha visto la partecipazione di oltre 300 persone. I lavori sono stati avviati dal Vice Presidente di ACCREDIA Paolo Vigo, che ha consegnato una targa a Mario Mosca, a riconoscimento dell’impegno, della serietà e dell’affidabilità con cui a partire dal 1999 egli ha diretto prima il SIT e poi il Dipartimento Laboratori di taratura. Lasciata la carica di Direttore del Dipartimento, Mario Mosca rimane nella struttura con funzioni di consulenza. In apertura, lo stesso Mosca ha illustrato i dati principali delle attività di accreditamento e ha ricordato la composizione dell’attuale staff del Dipartimento, che consta di cinque funzionari tecnici, di cui uno part time e non dipendente ACCREDIA, di due unità in segreteria e di un consulente stabile. Il Dipartimento, inoltre, conta su 72 ispettori, di cui 52 tecnici, 6 di sistema e 14 con la doppia qualifica, tec-

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nica e di sistema, e su 17 esperti di settore, che nel 2014 hanno svolto 593 giornate di verifica, distribuite tra visite ispettive in Laboratorio ed esami documentali, in aumento del 5% sul 2013. A dicembre 2014 sono stati registrati 170 Centri di taratura accreditati (con una crescita positiva del 4,5% in 5 anni). Considerando i gruppi di grandezze oggetto delle tarature effettuate sotto accreditamento (Fig. 1), nel 2014 la maggior parte dei Laboratori – 42, corrispondenti al 16% – ha operato per la grandezza “lunghezza e angoli”. Queste tarature, insieme a quelle per le “grandezze elettriche” (34 accreditamenti), per “temperatura e umidità” e “pressione” (rispettivamente, 33 e 24 Laboratori) hanno coperto il 50% delle tarature accreditate. Sopra le 20 unità sono state registrate anche le attività per la taratura dei Laboratori per le grandezze “massa” (9%), “forza, deformazione, momento torcente”, e “accelerazione e durezza” (entrambe 8%). Sopra il 5% si sono attestate le attività di 18 Laboratori per la taratura di “tempo e frequenza”, 14 per la grandezza “acustica” e 12 per “volume, portata”. I certificati di taratura rilasciati sul mercato sotto accreditamento sono stati 109.020, 4% in più sul 2013 (105.296). In termini di diffusione regionale (Fig. 2), la Lombardia si è

Direttore Dipartimento Laboratori di Taratura, Accredia r.mugno@accredia.it 2 Direttore Dipartimento Laboratori di Prova, Accredia s.tramontin@accredia.it 3 Relazioni Esterne, Accredia Roma f.nizzero@accredia.it

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SENSORE OTTICO PER CMM: ORA ANCHE PER MISURE DI RUGOSITÀ Hexagon Metrology ha recentemente annunciato il potenziamento delle funzionalità del sensore ottico Precitec LR per sistemi di misura a coordinate (CMM) ad alta precisione, che ora può essere usato anche per misure di rugosità su una varietà di pezzi. Progettato per misure precise anche sui pezzi più impegnativi, Precitec LR utilizza la luce bianca concentrata per eseguire misurazioni ad altissima precisione, al di sotto del micron. Con l’ampio angolo di misura e l’alta risoluzione assiale, il sensore consente di misurare pezzi complessi, con superfici inclinate, curve e asferiche, su materiali riflettenti e a riflessione diffusa. Disponibile per i modelli Leitz PMM-C, Leitz Ultra e Leitz Infinity, il sensore è automaticamente intercambiabile con i sensori tattili nell’ambito di un programma di misura, trasformando la macchina di misura in una soluzione multi-sensore per svariate applicazioni. La funzionalità di misura della rugosità richiede il modulo software Quindos per la rugosità. “Precitec LR è davvero versatile e si integra in modo facile e veloce, migliorando significativamente il potenziale delle macchine di misura”, ha affermato Micha Neininger, Product Manager per i sensori di Hexagon Metrology. “Il diametro molto piccolo dello spot consente di utilizzare questa soluzione per eseguire misure ottiche di rugosità, con la possibilità di rilevare variazioni della superficie anche su pezzi fragili o soffici, sui quali l'ispezione tattile non è possibile”.

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NOVITÀ IN CASA ROHDE & SCHWARZ: L’APPROCCIO FOCALIZZATO AL CLIENTE CHE GARANTISCE IL SUCCESSO Daniele Sciarra, Sales Engineer della Div. Strumenti di Misura Rohde & Schwarz Italia per il mercato Aerospazio e Difesa, è stato recentemente nominato Microwave Sales Specialist per il Sud Europa. Daniele entra nella struttura italiana nel 1999, come Sales engineer, dedicandosi con slancio ed entusiasmo al mercato di base e, successivamente, al mercato degli operatori di rete nell’ambito T&M. Nel 2005 diventa Account Manager per il mercato Aerospazio e Difesa. Da allora ha continuato ad applicarsi con successo ai prodotti specifici nell’ambito delle microonde, in particolare Analizzatori di reti vettoriali, Analizzatori di spettro e di segnali, sviluppando anche nuovi sistemi per le misure automatiche dei moduli T/R, utilizzati ancor‘oggi con successo. Daniele descrive in poche righe la sintesi dell’impegno che R&S Italia e la sua organizzazione sono in grado di offrire: “Ho accettato questa nuova sfida con entusiasmo; ritengo che oggi effettuare misure a radio frequenze non sia più un problema relegato alla strumentazione utilizzata, ma sia la soluzione specifica a fare la differenza”. Per ulteriori informazioni, scrivere a: rsi.info@rohde-schwarz.com

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zione e verifica. Per ri spondere a uno specifico rilievo emerso – è stato chiarito – il Dipartimento Laboratori di taratura ha già cessato di organizzare confronti Figura 1 – Distribuzione dei Laboratori di taratura per gruppi di grandezze interlabora2014 torio, che rimarranno sotto la responsabilità dei singoli Laboratori. In merito è intervenuto anche Vito Fernicola, responsabile del Servizio rivolto alle attività industriali di I.N.Ri.M., comunicanFigura 2 – Diffusione regionale dei certificati di taratura - 2014 do che l’Istituto darà confermata al primo posto, con continuità all’attività, proponendo diret61.250, a coprire il 57% di tutti i certamente l’organizzazione di confronti tificati emessi, con un incremento interlaboratorio, fino a oggi gestiti insiedell’8% sul biennio 2012-2014 (nel me al Dipartimento nell’ambito della 2012 i certificati erano 56.383). convenzione con ACCREDIA. Con le regioni Emilia Romagna L’incontro è proseguito con una breve (17.015 certificati), Piemonte (9.107), panoramica sull’evoluzione della doVeneto e Toscana (entrambe con oltre cumentazione applicabile per i Labo5.000 certificati di taratura) è stato ratori di taratura e dei processi in così coperto il 90% dei certificati rila- corso a livello di normativa internasciati dai Laboratori di taratura accre- zionale, con approfondimenti tecnici ditati. sui temi della riferibilità e della conRosalba Mugno ha quindi riassunto ferma metrologica. gli esiti della verifica di peer asses- L’edizione 2015 del Convegno, infisment di EA (European co-operation ne, ha previsto 9 riunioni pomeridiafor Accreditation) sul Dipartimento ne dei Gruppi di lavoro dei LaboratoLaboratori di taratura, a conclusione ri accreditati, organizzate in base alle della valutazione già effettuata a gen- grandezze omogenee oggetto di naio sulle attività per l’accreditamento accreditamento, che hanno coinvolto dei Laboratori di prova e medici e de- 163 rappresentanti dei Centri e 20 gli Organismi di certificazione, ispe- Ispettori tecnici ACCREDIA.

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Considerato l’importante risultato dell’iniziativa, ACCREDIA non può non confermare che la collaborazione con Affidabilità&Tecnologie è vincente e non potrà che essere rafforzata. Gli Atti del XXIX Convegno dei Centri di taratura nella sezione Pubblicazioni - Atti dei Convegni del sito ACCREDIA www.accredia.it. DIPARTIMENTO LABORATORI DI PROVA

La struttura di ACCREDIA si è rafforzata con l’ingresso di Federico Pecoraro, il nuovo Vice Direttore del Dipartimento Laboratori di prova che affiancherà la Direttrice SilFigura 3 via Tramontin. Federico Pecoraro" Laureato in Chimica presso lÚniversità degli Studi di Padova, Federico Pecoraro ha unésperienza ventennale come consulente libero professionista per società ed enti pubblici e privati, in cui si è occupato di tutti gli aspetti connessi alláccreditamento per gli schemi prove e tarature, proficiency testing, ispezioni e analisi mediche. Ha ricoperto inoltre incarichi come Vice Responsabile di Laboratorio e docente a contratto presso lÚniversità degli Studi di Trento. Dal 2012 è membro del gruppo di esperti della sottocommissione dellÍstituto Superiore di Sanità “Validazione dei metodi analitici di riferimento per le acque destinate al consumo umano”. Con l’inserimento di Pecoraro si completa la riorganizzazione dell’area Laboratori di prova dopo la prematura scomparsa del Dott. Bianco. Dal 1° gennaio 2015 infatti è stata unificata la direzione del Dipartimento dei Laboratori di prova con quello dei Laboratori per la sicurezza degli alimenti. Anche nel 2014 l’evoluzione degli accreditamenti è stata positiva, con 1.111 soggetti accreditati, +3% sul 2013 (1.082). Rispetto all’anno pre-

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Figura 4 – Distribuzione regionale dei Laboratori di prova - 2014

cedente, a norma UNI EN ISO 15189 è rimasto accreditato un solo Laboratorio di analisi mediche, sono stati registrati 2 nuovi organizzatori di prove valutative in più accreditati ai sensi dello standard UNI CEI EN ISO/IEC 17043, mentre i Laboratori accreditati per la norma UNI CEI EN ISO/IEC 17025 sono passati da 1.077 a 1.082. Di questi, circa il 60% effettua prove su matrici alimentari, in ambito sia cogente sia volontario, per circa 3,5 milioni di analisi finalizzate ad accertare la sicurezza degli alimenti, su un totale di circa 5 milioni di prove di Laboratorio. In termini di distribuzione regionale (Fig. 4), la maggior parte dei Laboratori accreditati si è concentrata in Lombardia (15%); Veneto (11%), Emilia Romagna e Campania (entrambe il 9%) e Piemonte (8%) hanno coperto oltre la metà degli accreditamenti rilasciati (577). Si sono assestate sopra o intorno al 5% Toscana, Lazio, Sicilia e Puglia. La crescita degli accreditamenti tra il 2013 e il 2014 è stata variabile sul territorio nazionale (Fig. 5), con incre-

menti inferiori rispetto all’anno precedente. Tra le regioni con la maggiore concentrazione di Laboratori accreditati, gli accreditamenti sono aumentati in Lombardia (+ 6%), Piemonte (+ 5%), ma hanno registrato cali fisiologici in Emilia Romagna e Toscana (1 Laboratorio in meno per entrambe) e Veneto (2 Laboratori in meno). COMITATO LABORATORI DI EA

Si è svolto ad Atene il 18 e 19 marzo scorsi il Laboratory Committee di EA (EA LC) a cui hanno partecipato i funzionari ACCREDIA dei Dipartimenti Laboratori di taratura e Laboratori di prova. Presieduto dall’Ente di accreditamento serbo ATS, il Comitato ha riunito 50 rappresentanti dei vari Enti di accreditamento membri di EA e alcuni importanti stakeholders, tra cui Eurolab. In agenda, l’approvazione dei draft finali dei documenti EA 4/15 “Linea guida per i Laboratori che eseguono prove non distruttive (NDT)” e EA 4/19 “Linea guida per la definizione

Figura 5 – Evoluzione regionale dei Laboratori di prova - 2013-2014

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del campo di accreditamento dei PTP”, che verranno fatti circolare per la votazione e la successiva adozione da parte degli Enti membri, una volta recepiti anche in sede di EA General Assembly. È stato adottato come documento informativo l’ILAC G19 “Modules in a forensic science process” ed è stato avviato il processo di consultazione per raccogliere i commenti dei vari Enti sull’EA 4/09 “Requisiti per i Laboratori che effettuano analisi sensoriali”. COMITATO ILAC - AIC

Si è svolta a Francoforte il 9 e 10 aprile scorsi la 21a riunione dell’ILAC Accreditation Committee (AIC) a cui hanno partecipato i funzionari ACCREDIA dei Dipartimenti Laboratori di taratura e Laboratori di prova. Tra i numerosi temi in agenda, si segnalano i risultati del Gruppo di Lavoro 2 – Calibration and Traceability Issues – presieduto da Erik Oehlenschläger del DANAK, che ha discusso le implicazioni dell’adozione dell’ILAC P10:01/2013 sulla riferibilità dei risultati di misura, a più di un anno dall’entrata in vigore. Al momento non ci sono documenti a livello EA o ILAC che chiariscano come gli Organismi di accreditamento debbano applicare l’ILAC P10 e come i peer assessors debbano condurre le relative valutazioni. Solo l’IAAC (InterAmerican Accreditation Cooperation) ha condotto quest’anno una survey per valutare se c’è omogeneità e prevede, entro il prossimo agosto, di pubblicare sia i risultati sia un documento Guida. Non sono stati tralasciati temi quali il ruolo delle dichiarazioni di conformità e il contenuto della GUM2 – Guida all’espressione dell’incertezza di misura – sulla nuova revisione della norma ISO/IEC 17025 e l’importanza della riferibilità nelle tarature interne. Quest’ultimo argomento sarà estesamente trattato nel corso delle riunioni IAF e ILAC che si svolgeranno tra ottobre e novembre 2015 a Milano, sotto l’egida di ACCREDIA e nella cornice di EXPO.

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Rubrica a cura di Paolo Giardina (garden67@gmail.com

assoalati@gmail.com)

a cura di Massimo Mortarino

Associazione dei Laboratori Italiani di Taratura - A.L.A.T.I. Le competenze tecniche degli operatori A.L.A.T.I. - THE ASSOCIATION OF THE ITALIAN CALIBRATION LABORATORIES This page is devoted to the discussion of associative and technical aspects, the collection of contributions from the Members of the Association, and the formulation of proposals in the framework of the collaboration between the Association and the Accreditation Institution ACCREDIA.

RIASSUNTO Questa rubrica è uno spazio permanente dedicato all’Associazione per discutere temi, raccogliere contributi dagli associati, portare avanti proposte nell’ambito della collaborazione con l’Ente di Accreditamento ACCREDIA. L’INCERTEZZA “DELL’OPERATORE CERTO”

Cari lettori! In queste pagine affronteremo un argomento a volte trascurato o quantomeno sottovalutato dagli addetti ai lavori che operano nei Laboratori metrologici. Le considerazioni di seguito fatte, con i dovuti distinguo del caso, valgono in generale, per tutte le tipologie di personale impiegato all’interno di un Laboratorio metrologico, a partire dal responsabile, al suo sostituto, nonché agli operatori che poi eseguiranno le tarature. La qualifica di tipo tecnico e il mantenimento nel tempo del personale che opera nei Laboratori di metrologia è sovente dettata, forse ingenuamente, da presunzione di autoreferenzialità, in quanto l’operatore incaricato di effettuare le tarature (provenendo spesso da ambienti attigui a quello della strumentazione) ha acquisito nel tempo un’esperienza talmente approfondita delle metodologie di taratura da essere considerato all’interno del Laboratorio metrologico quasi un guru o addirittura uno stregone in quanto unico depositario dei “trucchi” per far funzionare il tutto.

Fatto salvo che personalmente ho conosciuto molti operatori del settore che effettivamente avevano o mostravano di avere capacità tecniche e competenze all’altezza dell’incarico a loro assegnato, è ancor più vero che spesso alla richiesta di dare evidenza oggettiva delle modalità con cui il Laboratorio teneva sotto controllo queste capacità, dandone ovviamente dimostrazione tramite registrazioni di Laboratorio, le risposte risultavano vaghe, spesso generiche o come ricordato prima autoreferenziali. Ad esempio l’operatore oggetto della valutazione faceva questo lavoro da molto tempo, e quindi nessuno come lui era in grado di avere le competenze, la sensibilità e la precisione nell’espletare quell’incarico. Parafrasando un motto adottato dagli ispettori della FDA (Food and Drug Administration) americana, che dice “Credo solo in Dio, il resto deve essere dimostrato e documentato”, io e altri soci di A.L.A.T.I., condividendo le nostre esperienze maturate in seno ai Laboratori metrologici, ci siamo dati l’obiettivo di dare un contributo su quanto necessario e utile, o quantomeno sufficiente, alla dimostrazione delle competenze tecniche del perso-

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nale che effettua le tarature e al mantenimento nel tempo delle stesse. L’analisi fatta si basa sul presupposto che le competenze e le capacità dell’operatore del Laboratorio metrologico, facendo parte a pieno titolo della catena della riferibilità al SI di cui il Laboratorio è portatore nel SNT, devono essere gestite alla stessa stregua con cui sono gestite le apparecchiature e i campioni utilizzati, le condizioni ambientali (se influenzano in modo significativo il risultato della taratura), e i metodi e le procedure di taratura utilizzate per tarare uno strumento. Quindi, così come la strumentazione è sottoposta a taratura e controllo periodico nel tempo, anche le competenze e le capacità dell’operatore (seppur esperto) dovrebbero essere gestite non solo in fase di prima valutazione (analisi curricolare) o nel tempo tramite verifica dell’efficacia dei piani di formazione, ma anche attraverso vere e proprie sessioni di simulazione tecnico/pratica nella quale il personale svolge le normali attività di taratura. Tale valutazione potrebbe essere fatta con l’obiettivo di verificare l’efficacia ad esempio dell’applicazione di una nuova procedura, oppure semplicemente per confermare nel tempo l’utilizzo della stessa, ecc. Vi riporto qui di seguito alcuni requisiti che ad esempio ACCREDIA-DT richiede in fase di valutazione su campo sulle competenze tecniche di un Laboratorio metrologico, dove il fattore umano non è escluso a priori: – Il Centro tiene conto dell’influenza sui risultati delle misure eseguite di fattori umani, postazioni di lavoro e condizioni ambientali, metodi di taratura, apparecchiatura, riferibilità delle misure, campionamento, manipolazione dei dispositivi? – Il Centro tiene conto dei parametri precedenti nella stima dell’incertez-

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Laboratorio ha fatto eseguire le tarature all’operatore “più esperto”, avendo così un valore di riferimento che sarà o meno validato dall’ILC tramite l’indice di compatibilità En (vedi UNI EN ISO/IEC 17043), il confronto di quest’ultimo con gli altri operatori potrebbe fungere da validazione e dimostrazione delle capacità di questi ultimi. In generale la metodologia proposta potrebbe assolvere a un duplice compito, ovvero permettere una valutazione dell’incertezza dovuta all’operatore (o agli operatori) tramite analisi di riproducibilità, e contemporaneamente garantire il mantenimento nel tempo delle capacità di ogni operatore tramite confronto reciproco di compatibilità delle tarature effettuate sullo stesso strumento, secondo la medesima procedura e con gli stessi campioni. Come già detto, un’eventuale partecipazione con esito positivo a un ILC fungerebbe da validazione interna dell’operatore che ha effettuato la taratura, che potrebbe a questo punto fare da “operatore di riferimento” per una valutazione successiva degli altri operatori. Senza avere pretesa di esaustività,

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za? In particolare dell’effetto dell’operatore? – L’efficacia delle azioni di formazione e addestramento è valutata dal punto di vista tecnico? – Vengono applicati metodi oggettivi di valutazione delle prestazioni tecniche previste per il personale (confronti, verifiche effettuate da terzi…)? – Durante le VII (verifiche ispettive interne) gli aspetti tecnici sono stati adeguatamente valutati? – Il personale che esegue le VII è idoneo? Come si nota, il normatore, o comunque l’Ente di accreditamento, pone un accento particolare sull’importanza del fattore umano nell’esecuzione della tarature. Ad esempio la richiesta di stima dell’incertezza dovuta all’operatore, da inserire eventualmente nel budget dell’incertezza da associare al misurando, è richiesta a salvaguardia del cliente, che in questo modo è garantito dal fatto che, indipendentemente dall’operatore che esegue la taratura (dando per scontato che lo stesso sia inserito nel sistema interno di controllo del Laboratorio), si ritroverà un valore d’incertezza estesa che contempla già eventuali riproducibilità tra i vari operatori. È pur vero che un operatore esperto darà un contributo minimo della sua “ripetibilità” rispetto alla ripetibilità dello strumento in taratura (si veda ad esempio quello che succede per la bilance o per le macchine prova materiali), ma è altrettanto vero che spesso, per strumenti di misura tecnologicamente più avanzati, la fa da padrone il contributo umano. Alla stessa stregua di ciò che avviene per gli ILC (confronti interlaboratorio), ai quali i Laboratori metrologici partecipano per dimostrare la garanzia della qualità dei risultati delle tarature, una possibile metodologia per determinare il contributo dell’incertezza dell’operatore potrebbe essere quella di valutare in termini statistici la “riproducibilità” di più tarature dello stesso strumento fatte da operatori differenti. Se poi lo strumento in oggetto è addirittura lo stesso utilizzato per un ILC, per il quale in linea di principio il

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SENSORI MULTIASSIALI CRIOGENICI… SU MARTE! FUTEK Advanced Sensor Technology Inc, azienda leader mondiale nelle soluzioni di misura di forza, torsione, coppia mediante celle di carico estensimetriche, è stata selezionata dalla NASA per la progettazione e fornitura di speciali sensori multiassiali criogenici che equipaggiano il veicolo MSL Mars Rover Curiosity. Una specifica unità controlla il braccio che aziona il sistema di perforazione del suolo di Marte, una seconda misura la spinta assiale e la coppia necessaria per prelevare dalla superficie i sedimenti da analizzare. I sensori lavorano in condizioni estreme con cicli termici giornalieri da -98 °C a 0 °C. Recentemente le ricerche hanno evidenziato la presenza di tracce di azoto a conferma che sul pianeta Marte le condizioni

come si può notare, quanto brevemente esposto è un semplice tentativo di dare uno strumento in più a coloro che si dovessero trovare nella condizione di dimostrare, con dati oggettivi e sperimentali (perché in ogni caso siamo tecnici e come tali ci dobbiamo comportare) la validità dell’operato del proprio personale incaricato a eseguire le tarature. L’implementazione di una metodologia così fatta permetterebbe, a parità di operazioni eseguite, di ottenere una doppio risultato con un notevole risparmio di tempo che altrimenti andrebbe sottratto alle normali attività, con un aumento quindi della produttività del Laboratorio stesso. Soprattutto avrebbe il grosso vantaggio di consentire a tutto il personale del Laboratorio di dimostrare nel tempo le indubbie competenze acquisite che gli consentono di operare nel settore delle tarature a garanzia delle riferibilità delle misure eseguite. Un caro saluto a tutti, alla prossima e buona lettura. Paolo Giardina “Qualità è la caratteristica più vicina all’attesa del soggetto” - Aristotele erano compatibili con la presenza di organismi viventi. Ogni giorno affrontiamo le esigenze di misura in svariati settori dell’industria, della ricerca, fornendo le soluzione più performanti in termini di qualità, accuratezza e affidabilità con costi realmente competitivi. Le caratteristiche uniche delle celle di carico Futek mostrano una costante attenzione per l’innovazione volta al miglioramento del risultato delle misure. Per maggiori informazioni www.dspmindustria.it/tool/ download.php?id=8649&idst=2302

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A cura del Prof. Paolo Carbone (paolo.carbone@unipg.it) Dip. di Ingegneria, Università di Perugia

Il nuovo sito web di IMEKO Accesso alle informazioni più semplice e immediato AN INTRODUCTION TO IMEKO IMEKO, International Measurement Confederation, is among the permanent collaborators of the Journal. This section contains information about the Association, publications, events and news of interest to our readers.

RIASSUNTO IMEKO, International Measurement Confederation, è tra i collaboratori stabili della Rivista a partire dall’inizio del 2014. Questa rubrica contiene informazioni sull’Associazione, pubblicazioni, eventi, e notizie di utilità per i nostri lettori. È online il nuovo sito web di IMEKO! A gennaio di quest’anno è stata rilasciata la nuova versione del sito web di IMEKO raggiungibile all’indirizzo: www.imeko.org. Oltre a una nuova veste grafica, l’accesso alle informazioni è diventato più semplice e immediato. Dalla homepage (vedi Fig. 1) si può accedere ai principali servizi del sito: i prossimi eventi scientifici organizzati da IMEKO, le informazioni sul prossimo World Congress che si terrà a Praga dal 30 agosto al 4 settembre 2015, le newsletter pubblicate da IMEKO, i premi attribuiti a persone che si sono distinte negli anni per il loro contributo all’associazione o alla disciplina delle misure. Il sito ha anche una funzione di memoria storica della successione dei World Congress e di raccolta delle pubblicazioni presentate agli svariati congressi organizzati dalle 23 Commissioni Tecniche (TC). Si tratta di un patrimonio di conoscenze accessibile pubblicamente che contiene migliaia di articoli scientifici presentati ai congressi IMEKO dall’anno 2000 in poi. Ad esempio, si possono trovare 482 articoli pubblicati all’ultimo World Congress che si è tenuto a Busan, in Corea, nel 2012, oppure 551 articoli pubblicati al World Congress precedente che si è tenuto a Lisbona, nel 2009. Nella sezione “coming events“ si tro-

vano informazioni sui nuovi eventi organizzati dalle TC. È usuale per IMEKO che le varie TC non organizzino eventi scientifici negli anni in cui ha luogo il World Congress, come quest’anno. In questa sezione troviamo però i riferimenti alla “15th Sum-

mer School on Distributed data acquisition systems” che si terrà in Spagna dal 29 giugno al 3 luglio 2015. Dalla homepage è possibile raggiungere le pagine del sito dedicate alle 23 TC. In ognuna di queste pagine si trovano informazioni relative agli officer della TC, ai membri, agli obiettivi scientifici e agli eventi organizzati dalla TC. Leggendo queste pagine si trovano informazioni molto interessanti. Ad esempio la pagina della TC23 (Metrology in Food and Nutrition) riporta le attività scientifiche di questa TC che, come è noto per via dell’Expo, sono di grande attualità. Un’altra TC che di recente ha intensificato le proprie attività scientifiche è la TC13 (Measurements in Biology and Medicine). Tra gli eventi organizzati da questa TC citiamo il

Figura 1 – La nuova homepage del sito di IMEKO

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USCITO IL PRIMO NUMERO DI ACTA IMEKO DEL 2015 All’indirizzo http:// acta.imeko.or g/ index.php/actaimeko/issue/ view/10/showToc potete trovare il primo numero della rivista open-access ACTA IMEKO del 2015. Si tratta di una issue che contiene la versione estesa di 17 articoli presentati al “19th Symposium on Measurement of Electrical Quantities” e al “17th Workshop on ADC/DAC Modelling and Testing”.

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recente congresso su “New Frontiers in Biomedical Measurements” i cui atti sono scaricabili dal sito IMEKO. Buona consultazione a tutti!

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BANCO PROVA PER LA SCATOLA “NAV SELECTOR” IN AMBITO AVIONICO In ambito avionico, la scatola “Nav Selector” smista i segnali degli apparati di navigazione (VOR1, VOR2, ILS, ADF, DF, HOMING) ai relativi strumenti di visualizzazione presenti sul cockpit del pilota e/o del co-pilota. Attraverso di essa, il pilota e il co-pilota selezionano gli apparati da visualizzare. Il sistema è composto da un’unità centrale di commutazione e due pannelli di comando, posizionati sul cockpit. La verifica dell’unità di commutazione prevede il controllo dell’efficienza di tutti i commutatori presenti nell’unità e della logica di commutazione. L’esecuzione manuale di tale verifica è relativamente semplice,

ma si presenta lunga e soggetta a errori, dovuti a distrazione dell’operatore. Aviatronik ha realizzato il banco prova AVK-1206N/S che, automatizzando ogni operazione, velocizza la procedura di verifica e annulla gli errori introdotti dall’operatore. Il banco è completamente indipendente e dotato di tutto l’hardware necessario per il funzionamento del Nav Selector, comprensivo dell’alimentatore 115 VAC/400 Hz @ +28 VDC. Il software applicativo gira su un Panel PC di tipo industriale, dotato di schermo touch screen da 15”, ed è sviluppato su piattaforma LabVIEW. Per ulteriori informazioni: www.aviatronik.it

CAMPI E COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICA

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LA COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICA Carlo Carobbi

Accreditamento dei Laboratori di prova operanti nel settore EMC Interpretazione Lista di Riscontro Accredia nel Settore Prove EMC - Personale

ACCREDITATION OF TEST LABORATORIES OPERATING IN THE EMC FIELD The subject of this and the next articles of the column on “Fields and Electromagnetic Compatibility” is to suggest an interpretation of the requirements set in the checklist of the national accreditation body Accredia, when used for the assessment of the electromagnetic compatibility (EMC) test Laboratories. What is here reported is the result of the knowledge and experience of the author, and it is not, nor is intended to represent the official position of the national accreditation body Accredia. This first article deals with the requirements applicable to personnel. RIASSUNTO Lo scopo di questo e di successivi articoli della rubrica “Campi e Compatibilità Elettromagnetica” è suggerire una interpretazione delle verifiche previste dalla lista di riscontro (checklist) Accredia quando applicata ai Laboratori di prova che operano nel settore della Compatibilità Elettromagnetica (CEM). Quanto qui riportato è una sintesi della conoscenza e dell’esperienza dello scrivente, non è né intende rappresentare la posizione ufficiale dell’Ente nazionale di accreditamento Accredia. Questo primo articolo tratta dei requisiti applicabili al personale. I WANT TO BE AN ASSESSOR

Se siete in qualche modo coinvolti nel settore dell’accreditamento allora gustatevi su Youtube “I want to be an assessor”. Assisterete a un dialogo surreale, ma allo stesso tempo anche assai verosimile, fra un funzionario dell’ente di accreditamento e un aspirante ispettore tecnico. Il dialogo tocca diversi aspetti della vita degli ispettori (il viaggiare, la frequentazione di hotel e ristoranti, le notti trascorse a compilare documenti, …) e del loro rapporto con i Laboratori (l’ispettore vuole impressionare il Laboratorio con le sue conoscenze tecniche ma al Laboratorio, più che le questioni tecniche, interessa che l’ispettore compili la sua checklist e se ne vada il prima possibile …). Lo scambio finale (“You are a real jerk” - “Then I will be a good assessor”) è impietoso ma … il video è stato creato da un collega ispettore e credo che sia bene che l’ispettore non si prenda troppo sul serio.

Figura 1 – Il funzionario tecnico e l’aspirante ispettore

conformità ai requisiti della ISO/IEC 17025 (la Norma) e gli “eventuali” rilievi. Per inciso, non ho mai terminato una verifica, né ho mai conosciuto un ispettore che la terminasse, senza rilievi. Di solito evidenzio i rilievi in giallo sulla checklist. Più giallo il Laboratorio vede sulla mia checklist più tende ad andare in ansia. Vale però la legge del contrappasso. La checklist tiene a volte l’ispettore sveglio fino a tardi la notte: infatti maggiore è il numero dei rilievi, maggiore è il tempo necessario per scriverli in una forma chiara al Laboratorio e al relatore che riferisce dell’esito della verifica al comitato di accreditamento. Nella camera d’albergo si ripensa poi a quanto visto durante la verifica, si riguardano le norme dei metodi campionati, altri possibili rilievi, da condividere con il Laboratorio il giorno dopo, vengono in mente. Tuttavia occorre tenere sempre presente che all’ispettore è richiesta sì competenza ma anche equilibrio, non certo accanimento. La checklist Accredia (il modulo MD09-01-DL/DS, adesso in rev. 2) è unica per i vari settori di accreditamento dei Laboratori di prova (chimico, microbiologico, meccanico, elettrico, enologico, ecc.). Non è disponibile cioè una checklist specifica per ogni settore di accreditamento, tantomeno per la compatibilità elettromagnetica (EMC). Ecco che allora ritengo utile, sia per gli aspiranti ispettori sia per i Laboratori accreditati o che aspirino all’accreditamento, riflettere

La lista di riscontro (checklist) è lo spauracchio del Laboratorio e la pena dell’ispettore. Sono numerosi gli aspetti tecnici da prendere in considerazione, e… numerose le checklist. Una verifica di due giorni richiede, solitamente, la compilazione di cinque checklist, corrispondenti ad altrettante prove nello scopo dell’accreditamento del Laboratorio. Sulle checklist Università di Firenze, sono annotate dall’ispettore le eviden- Dip. Ingegneria dell’Informazione ze fornite dal Laboratorio circa la sua carlo.carobbi@gmail.com

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su come le varie verifiche previste Dev’esserci evidenza (ad esempio da della checklist si declinano nel caso specifica registrazione o dal curriculum dell’operatore) che l’operatore della EMC. per raggiungere la qualifica ha seguito un percorso di formazione e di PERSONALE addestramento, generalmente in affiancamento con un operatore qualifiRT-08, p.to 5.2.1: “Operatore: nome cato per eseguire l’addestramento e cognome, qualifica e titolo di stu- e/o dal responsabile del settore EMC. dio. L’operatore ha sufficiente scolari- Dalla qualifica si deve evincere se l’otà ed esperienza per i compiti asse- peratore è in grado di eseguire la gnati?” prova in autonomia (ad esempio quaL’operatore, usualmente ma non ne- lifica di livello 2), oppure può eseguicessariamente un perito elettronico o re la prova solo se affiancato da altro laureato o laureato magistrale in disci- con qualifica di livello superiore (ad pline dell’ingegneria (elettronica, esempio qualifica di livello 1). Un delle telecomunicazioni, elettrica, bio- operatore addestratore deve possedemedica…) deve essere qualificato dal re la corrispondente qualifica (ad Laboratorio stesso, per eseguire le esempio qualifica di livello 3). prove. La qualifica deve essere for- La corrispondenza fra operatori e malizzata da un documento datato prove per cui sono qualificati e livello che attesta che l’operatore è abilitato di qualifica deve essere formalizzata all’esecuzione di specifiche prove. da una tabella (matrice) degli opera-

SENSORI DI SPOSTAMENTO A CORRENTI PARASSITE PER USO OEM

Micro-Epsilon occupa da molti anni una posizione leader nella misura dello spostamento senza contatto con tecnologia a correnti parassite, sistema In grado di offrire numerosi benefici nelle applicazioni che richiedono la misura senza contatto di distanze, spessori, spostamenti, vibrazioni e deformazioni in ambienti in presenza di olio, pressione, sporco. Il nuovo eddyNCDT 3001 rende ora questa tecnologia accessibile alle applicazioni OEM (Original Equipment Manufacturer) che richiedono prestazioni, facilità di utiliz-

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zo e prezzi competitivi. Si tratta di un sensore a correnti parassite, con un packaging fino a ora riservato solo ai sensori induttivi e a quelli di prossimità. Questo sensore compatto è dotato di elettronica integrata nella testa di misura con compensazione della temperatura e offre un ottimo rapporto prezzo/prestazioni abbinato a un facile utilizzo. L’elevata precisione di misura e linearità, nonché la risposta veloce alla frequenza di 5 kHz, sono caratteristiche eccezionali rispetto ad altri sensori della stessa fascia di prezzo. I sensori sono tarati in fabbrica per materiali ferromagnetici e non, nel campo di misura di 4 mm, hanno grado di protezione IP67 e sono quindi universalmente applicabili in automazione, progettazione e costruzione di macchine. Grazie alla facilità di utilizzo e alla convenienza, la nuova serie eddyNCDT 3001 apre nuovi scenari nell’applicazione dei prodotti Micro-Epsilon basati sul principio delle correnti parassite. Per ulteriori informazioni: www.luchsinger.it

NUOVE CELLE DI CARICO A TECNOLOGIA ESTENSIMETRICA Instrumentation Devices srl, specializzata nelle soluzioni di misura e analisi per la sperimentazione scientifica e industriale, propone una nuova famiglia di celle di carico a tecnologia estensimetrica con range di misu-

tori e delle corrispondenti qualifiche. L’ispettore deve fare una sintesi mentale di queste informazioni, tenendo conto anche della successione temporale degli eventi che si evince dai documenti. Per formare un tecnico in grado di eseguire in modo autonomo una prova EMC, anche la più semplice, occorre tempo (e impegno). Un neo-laureato magistrale in Ingegneria elettronica generalmente non ha seguito un corso specifico sulle misure EMC, e comunque… dalla teoria alla prassi c’è il mar dei Sargassi! Dai documenti del Laboratorio si deve poter evincere che l’operatore ha ricevuto adeguata formazione, in termini sia di contenuti sia di durata, e addestramento. RT-08, p.to 5.2.5: “Il metodo prevede esplicitamente una qualifica del personale addetto all’esecuzione della prova?” ra da 50 grammi fino a 300 tonnellate. Le nuove celle, impiegate per misure di forza, sia a trazione sia a compressione; sono precise, accurate, compatte e affidabili. Realizzate secondo differenti tipologie e in varie configurazioni meccaniche, sono costruite in alluminio o in acciaio. Basso profilo, Fatica e per ambienti gravosi, Miniatura e sub miniatura, Tipo S, Multiassiali a 3 o 6 assi. Oltre alle celle di carico è disponibile un’ampia gamma di condizionatori di segnale con diverso numero di canali, uscite analogiche, interfacce digitali e display integrato. Tutti i modelli proposti sono progettati e costruiti in Germania. Per ulteriori informazioni: www.instrumentation.it

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di emissioni, la prova sarà effettuata su una sorgente di disturbo stabile, in genere un generatore di pettine oppure un apparecchio in prova che si sa, per precedente esperienza, essere adeguatamente stabile. Se la prova è d’immunità il ragionamento è lo stesso ma si applica alla grandezza di stimolo (ad esempio intensità di campo elettromagnetico, picco e durata di un impulso). È importante tenere presente che le verifiche del mantenimento della qualifica possono utilmente sovrapporsi con altre verifiche. In particolare alcuni metodi di prova prevedono l’esecuzione di verifiche preliminari del banco di prova (è il caso, ad esempio, delle prove d’immunità IEC 61000-44 e IEC 61000-4-5) ogni volta che la prova è eseguita. Inoltre per l’assicurazione qualità dei risultati di prova è raccomandabile che il Laboratorio esegua in modo rapido, ma efficace, verifiche preliminari periodiche sulle tecniche di prova EMC. Quindi, ad esempio, è opportuno prevedere periodicamente la misura dell’emissione radiata/condotta di un generatore di pettine e che si registri il valore misurato. Se il valore misurato oggi è compatibile col valore registrato un mese prima allora si dà evidenza di aver verificato che la ripetibilità si mantiene nel tempo, che l’operatore ha l’abilità/competenza necessaria per eseguire la prova (perlomeno in relazione alla gestione delle apparecchiature di misura, scelta e introduzione dei fattori correttivi, uso del software di gestione della prova, ecc.), che le apparecchiature che costituiscono la catena di misura hanno funzionato correttamente in passato. Un altro aspetto da verificare riguarda la qualifica del personale addetto alle tarature. Ci si attende che se il Laboratorio (di prova) fa internamente tarature, ad esempio cavi, attenuatori, ma anche reti artificiali, generatori d’impulso, ecc., dia evidenza di possedere le adeguate competenze. Ci si attende che l’addetto alle tarature conosca: (i) i fondamenti del calcolo dell’incertezza di misura, delle tecniche di misura a radiofrequenza (es. perdita d’inserzione, coefficiente di

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In base alla conoscenza dell’autore nessun metodo di prova EMC prevede esplicitamente una qualifica del personale addetto all’esecuzione della prova. Quindi questo requisito non è applicabile al settore EMC. RT-08, p.to 5.2.4: “L’operatore è stato addestrato e abilitato per l’esecuzione della prova? Sono stabiliti criteri per il mantenimento della qualifica? Sono accettabili (es. esattezza, ripetibilità)? Esistono registrazioni delle verifiche periodiche del mantenimento della qualifica? Verificare criteri di qualifica e registrazioni degli addetti alle tarature e al campionamento ove applicabile. Vale in parte quanto già detto sopra con le seguenti importanti aggiunte. Il Laboratorio deve aver stabilito criteri oggettivi che diano evidenza che l’operatore mantiene nel tempo le competenze/abilità corrispondenti al livello di qualifica posseduto per la specifica prova. L’aver previsto, ad esempio, che l’operatore per mantenere la qualifica deve eseguire la prova almeno una volta l’anno e che il rapporto di prova corrispondente sia verificato e approvato non costituisce evidenza sufficiente del mantenimento della qualifica. Occorre affiancare un’evidenza oggettiva, cioè quantitativa. Il Laboratorio, come vedremo più approfonditamente in seguito, deve aver valutato la ripetibilità con cui è in grado di eseguire le prove e verificare di mantenerla nel tempo, anche se il metodo di prova non lo prevede (è un requisito specifico di Accredia, vedi RT-08, p.to 5.4.2). Quindi se il Laboratorio ha due operatori qualificati per eseguire lo stesso metodo di prova un modo per dare evidenza che entrambi mantengono la qualifica è far eseguire periodicamente (es. una volta l’anno) ai due operatori la stessa prova e verificare se lo scarto fra i risultati è compatibile con la ripetibilità che il Laboratorio ha valutato per quello stesso metodo di prova. Se un solo operatore è qualificato può essere sufficiente una sola misurazione, e del corrispondente valore misurato si valuta la compatibilità con quelli precedentemente ottenuti per il calcolo della ripetibilità. Se la prova è

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riflessione), (ii) le insidie connesse con le tecniche di misura a radiofrequenza (fenomeni parassiti, accoppiamenti indesiderati, correnti di modo comune, ecc.), (iii) sappia usare gli strumenti di misura (ad esempio una combinazione di analizzatore di spettro più generatore tracking, oppure un analizzatore vettoriale di reti, un oscilloscopio a campionamento veloce) e i limiti d’impiego delle apparecchiature (banda limitata, adattamento imperfetto, reiezione di modo comune limitata, direttività limitata, non linearità, ecc.). Su questi argomenti ritorneremo più ampiamente quando tratteremo la parte di checklist dedicata alle tarature interne. Infine osserviamo che i Laboratori EMC non si occupano del campionamento, che è a carico del cliente. Quindi il requisito circa la qualifica degli operatori addetti al campionamento non è applicabile al settore EMC. RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

1. MD-09-01-DL/DS, “Lista di riscontro per la valutazione dei Laboratori (parte tecnica livello 1)”, rev. 2. 2. RT-08, “Requisiti generali per l’accreditamento dei Laboratori di prova”, rev. 2.

Carlo Carobbi è Ricercatore presso il Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università di Firenze dove insegna Misure Elettroniche. Collabora come ispettore tecnico con l’Ente unico di accreditamento Accredia, sia per il Dipartimento Laboratori di Prova sia per il Dipartimento Laboratori di Taratura. È presidente del SC 210/77B del CEI (Compatibilità Elettromagnetica, Fenomeni in alta frequenza) e membro di gruppi di lavoro internazionali (IEC) che sviluppano e aggiornano norme di Compatibilità Elettromagnetica. Organizza e gestisce, in collaborazione con altri esperti, prove valutative di misure di Compatibilità Elettromagnetica.

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MACCHINE DI PROVA TRAZIONE Crase srl, con i suoi 25 anni di esperienza, si posiziona come realtà dinamica e giovane nel settore della strumentazione di misura e offre una gamma molto competitiva e completa di Macchine di Prova Trazione, che comprende Macchine di Prova Universali, dotate di un ottimo rapporto qualità/prezzo. Prodotti di alta qualità, precisi ed efficienti e a prezzi competitivi, progettati per prove rapide e affidabili per controlli in trazione, compressione, flessione, taglio e prove di carico costanti su svariati materiali, come metalli, compositi, leghe, plastiche, elastomeri e prodotti finiti. Le Macchine Universali di Prova sono elettromeccaniche e computerizzate, a doppio o singolo vano di prova, sviluppate per la misura della resistenza meccanica dei materiali sotto carico. A seconda delle necessità e delle tipologie dei materiali, si possono effettuare test di resistenza a trazione, compressione, flessione, prove di rottura, piega, estensione, tensione, limite di forza, limite di deformazione, imbutitura, mantenimento del carico, prove cicliche a bassa frequenza, ecc., secondo le più comuni normative internazionali ISO, ASTM, EN e UNI. Tutte le strutture sono costituite da un robusto telaio a due colonne e traversa mobile, guidate da viti a ricircolo di sfere precaricate con assenza di gioco per garantire la massima precisione di movimento, mentre lo

spostamento e la velocità della traversa vengono controllate elettronicamente mediante microprocessore a 24 bit. La macchina è gestita attraverso software in ambiente MS® Windows, in tutte le fasi di diagnostica, taratura ed esecuzione test. Siamo specializzati nei servizi d’installazione, calibrazione, manutenzione e revisione, offerti nel post vendita ed eseguiti direttamente da personale tecnico altamente qualificato, garantendo: – Servizi di vendita e assistenza tecnica per strumenti di misura; – Certificazione con garanzia di precisione e qualità; – Riduzione dei costi di manutenzione. Per maggiori informazioni: www.crase.com

AMPLIFICATORE DI MISURA UNIVERSALE E PRECISO QuantumX MX840B ha un impiego universale, indipendentemente dal tipo di grandezza che occorre misurare: dalle grandezze meccaniche, termiche, elettriche, fino a quelle idrauliche, come forza, estensione, accelerazione, coppia, numero di giri, temperatura, tensione, corrente, pressione e portata. L’amplificatore di misura universale elabora ogni segnale e fornisce un‘idonea risposta per quasi tutti i compiti di misurazione e di test. La sua completezza risulta ulteriormente evidente nei suoi ingressi universali con parametrizzazione automatica dei canali (TEDS). Il nuovo modulo supporta inoltre, su ogni canale, trasduttori piezoelettrici ad alimentazione di corrente (IEPE/ICP). Con una frequenza di misurazione di 40 kS/s e una larghezza di banda del

segnale di 7 kHz, si rende adatto anche per la misurazione e l’analisi di oscillazioni elettriche, vibrazioni meccaniche e rumorosità in termini di tempo, frequenza e angolo. Così come tutti gli altri moduli QuantumX, grazie a ethernet e PTP il nuovo MX840B può coprire una distanza fino a 100 m ed è impiegabile in modo sincrono. In questo modo la tecnica di misura si avvicina al punto di misurazione e può essere facilmente integrata nelle reti. Grazie alla sua flessibilità, l’amplificatore di misura universale può essere impiegato, in versione mobile o fissa, in diverse applicazioni: ad esempio, per il montaggio, nella fase di verifica del funzionamento e della resistenza operativa, oppure per test prestazionali e di efficienza degli elementi di propulsione. Per ulteriori informazioni: w w w. h b m . c o m / i t / m e n u / p ro d o t t i / e l e t t ro n i c a - e software-di-misura/sistema-di-acquisizione-daticompatto-universale/quantumx-mx840b

NUOVA FAMIGLIA DI SENSORI AD ALTISSIMA TEMPERATURA PCB Piezotronics Inc., leader globale per i sensori di acustica, vibrazioni, pressioni, forza e torsione, è lieta di annunciare la realizzazione di una nuova famiglia di accelerometri ad alta temperatura: UHT-12TM. UHT-12TM è una nuova tecnologia dei cristalli usata in applicazioni ad alta temperatura, denominata Ultra High Temperature 1200 ˚F (650 ˚C) o semplicemente UHT-12TM. Gli accelerometri progettati con questa tecnologia sono capaci di eseguire misure con migliore accuratezza e minore rumore nel corso di ampie variazioni di temperatura. “Questo nuovo sviluppo risolve il problema dei produttori di turbine a gas dovuto al rumore dei sensori a base ceramica conosciuto come rumore piroelettrico” dichiara Bob Metz, Direttore della Divisione Aerospace & Defense della PCB. “Il nuovo materiale ceramico possiede anche l’abilità di operare a “taglio”, cosa che isola l’accelerometro da influenze termiche ed errori da deformazione della base dell’accelerometro”. La tecnologia UHT-12TM consente agli accelerometri un’insensibilità alle variazioni termiche, ideale per applicazioni di test e monito-

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raggio della vibrazione di turbine a gas, turbocompressori, sistemi di scarico e bilanciamento di motori. La famiglia UHT-12TM consiste nei modelli PCB 320C52, 357D90, 357D91, EX611, Serie 339, ed è stata adottata anche nei sensori di pressione della PCB Serie 115 e 176. In conclusione, i vantaggi offerti dalla nuova tecnologia includono: – eliminazione dei picchi di rumore piroelettrico fino a 650 ˚C; – sensibilità costante su un’ampia gamma di cambi di temperatura; – cristallo piezoelettrico isolato dalla deformazione della base e dagli errori da misure trasversali. Per ogni informazione aggiuntiva relativa agli accelerometri PCB ad alta temperatura, contattare Carmine Salzano, PCB International Aerospace Defense Manager, csalzano@pcb.com o visitare il sito www.pcbpiezotronics.it.

I SERIALI MISURE E FIDATEZZA

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MISURE E FIDATEZZA M. Catelani 1, L. Cristaldi 2, M. Lazzaroni 3

Riflessioni e considerazioni conclusive relative ai temi trattati nel seriale

CONCLUDING THOUGHTS AND REMARKS As a conclusion of the set of papers concerning “Measurements and Dependability”, the Authors make a synthesis of the concepts an topics proposed in such works, starting from the terms and related definitions to techniques and approaches for reliability and availability evaluation and assessment. RIASSUNTO A chiusura di questo Seriale dal titolo “Misure e Fidatezza”, proposto nell’ambito della rivista, il presente lavoro ripercorre i vari passaggi che gli autori hanno seguito a partire dall’individuazione della terminologia e delle relative definizioni, secondo norma, fino ad arrivare alle tecniche maggiormente impiegate in ambito industriale per effettuare valutazioni di affidabilità e disponibilità. INTRODUZIONE

Il termine fidatezza, che in questo articolo richiamiamo per comodità di trattazione, è stato il filo conduttore che ha spinto gli autori a redigere gli articoli che hanno caratterizzato il Seriale “Misure e Fidatezza” proposto nell’ambito della Rivista Tutto_Misure. Tuttavia la complessità dell’argomento e la possibilità di applicare le diverse metodologie nei vari contesti, sia della ricerca che applicativi, rendono assai difficoltosa la trattazione che, evidentemente, non può esaurirsi attraverso la pubblicazione di un seriale, anche se strutturato in una molteplicità di lavori che hanno visto gli autori coinvolti in diverse edizioni della Rivista. Molti sarebbero stati gli elementi da approfondire e le comparazioni da fare ma si è preferito fornire, attraverso questo seriale, pur consapevoli di una trattazione non esaustiva, una panoramica di concetti, metodologie e misure tali da fornire alcuni elementi di base. Scopo di questo lavoro, che potremmo definire riepilogativo di quanto a oggi scritto, è quello di ripercorre la struttura del Seriale cercando di mettere in evidenza alcuni aspetti che, secondo gli autori, meritano attenzione.

FIDATEZZA: FACCIAMO IL PUNTO SUGLI ARGOMENTI TRATTATI

Per “fare il punto” sul concetto della fidatezza richiamiamo, per comodità, la definizione data in [1] (Chiariamoci sul concetto di Fidatezza). Con il termine Fidatezza s’intende la caratteristica di un’entità (item) – sia essa un componente, un dispositivo o un apparato – cioè quell’insieme di proprietà che descrivono la Disponibilità e i fattori che la condizionano: l’Affidabilità, la Manutenibilità e la Logistica della manutenzione. Dalla definizione appare subito evidente la complessità dell’argomento e il fatto che gli articoli proposti fino a oggi nel Seriale hanno trattato solo alcuni aspetti della fidatezza, ancorché importanti, prevalentemente concentrati su affidabilità e disponibilità. In tutti gli ambiti dell’Ingegneria è fondamentale e imprescindibile un uso appropriato dei termini, aspetto peraltro non scontato. Si pensi, a titolo d’esempio, alle implicazioni negative che potrebbero derivare dal non corretto uso dei termini in sede contrattuale e in fase di definizione delle prestazioni di fidatezza o, ancor peggio, in un contesto in cui vi è un’attribuzione di responsabilità per il non rispetto dei corri-

spondenti parametri, sempre di fidatezza. Pertanto, in un contesto tecnicoscientifico, il corretto uso della terminologia deve riferirsi a documenti normativi, spesso internazionali. Per questo motivo si è ritenuto opportuno iniziare il Seriale ponendo attenzione, prima di tutto, a questi aspetti. In [1] (Chiariamoci sul concetto di Fidatezza), oltre a riportare le definizioni dei termini sopra menzionati, si è fornita una classificazione dei guasti e delle avarie, nonché dei concetti base della diagnosi di guasto. Il lavoro termina con il significato di tasso di guasto e il relativo andamento temporale (bath-tube plot). Proseguendo nell’analisi della terminologia, in [2] (Misure e Fidatezza: le parole della fidatezza. Guasti, avarie e stati dei sistemi) si focalizza l’attenzione sul concetto di guasto, ovvero dell’intervallo di tempo durante il quale un’entità funziona correttamente in accordo a quanto specificato in fase di progetto. Il lavoro ha messo in evidenza che conseguenza necessaria nel processo di analisi delle occorrenze di guasto è la revisione progettuale o di miglioramento delle prestazioni di fidatezza: ciò non può non richiedere la classificazione dei guasti a partire dalle cause e dai fattori che li hanno innescati. Alcuni modelli matematici relativi alle “funzioni di affidabilità” sono stati presentati in [3] (Le funzioni di affidabilità, alcuni modelli). La trattazione teorica di questo argomento è molto complessa poiché, a partire da approcci speri-

Università degli Studi di Firenze marcantonio.catelani@unifi.it 2 Politecnico di Milano loredana.cristaldi@polimi.it 3 Università degli Studi di Milano e INFN - Sezione di Milano massimo.lazzaroni@unimi.it

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SUCCESSO PER LE PROPOSTE ECHORD AD ARABLAB 2015 echoRD ha partecipato ad ARABLAB 2015, la fiera tenutasi a Dubai dal 23 al 26 marzo 2015, che ha registrato un’ampia partecipazione di visitatori provenienti da oltre 100 Paesi. I prodotti esposti erano quelli riuniti sotto i marchi echoLAB ed echoCONTROL. echoLAB identifica strumenti e soluzioni per l’industria chimica, metallurgica e laboratori fisici (come microscopi, durometri, macchine per test fisici, attrezzature per la preparazione di campioni e arredi tecnici per il laboratorio). echoCONTROL è il marchio che raggruppa la strumentazione del laboratorio industriale, per controllo di processo, NDT e ispezioni. Tra le macchine e gli strumenti esposti, particolare interesse hanno suscitato: – microscopi metallografici invertiti della serie IM 500, strumenti impiegati per l’osservazione e l’identificazione della struttura di vari metalli e leghe, ampiamente usati nella ricerca universitaria ma soprattutto in laboratorio di metallografia. Il modello IM 500 BD monta, nel suo equipaggiamento standard, unità di polarizzazione, unità di campo scuro e DIC, oltre a una gamma completa di filtri (giallo, verde, blu, neutro, trasmissione). Inoltre è munito di revolver a cinque posizioni, per raggiungere un ingrandimento massimo di 1000X. Come tutti i nostri microscopi metallografici, Sull’IM 500 BD, come su tutti i microscopi metallografici di echoRD, è possibile montare una fotocamera e utilizzare il software echoMET, per l’analisi dei campioni

metallografici, che raggiunge un’accuratezza dei risultati di alto livello, in accordo con i principali standard internazionali, come ASTM e ISO. Il software, che è user-frendly e include oltre 70 moduli d'esame metallografici, consente la raccolta e l’archiviazione delle immagini e offre svariati moduli di misurazione (area, misure lineari e decine di altre funzioni): è particolarmente indicato nell’analisi del grano, nelle inclusioni, in granulometria, contenuto di perlite e ferrite, grafite sferoidale, grado di decarbonizzazione. – Stereo Microscopio SM 502 con zoom, modello versatile e con un ottimo rapporto qualità/prezzo. Dotato di un robusto supporto in acciaio per la movimentazione della testa, permette l’osservazione di campioni di grandi dimensioni. L’SM 502 monta un sistema di illuminazione anulare a LED, per l’analisi dei campioni opachi. La testa monta un obiettivo con ingrandimento 1x, oculare WF 10x e un obiettivo con una gamma zoom da 0,7x a 4,5x con un rapporto di 1: 6,5 per un ingrandimento totale da 7x a 45x. Grazie al controllo laterale, è possibile cambiare il rapporto di zoom. Per ulteriori informazioni: http://echord.it/index.php/products/echo-lab/microscopes

NUOVO DATALOGGER WIRELESS PER MONITORAGGIO DI GRANDEZZE FISICHE Il sistema di datalogging wireless Delta OHM serie HD35xx permette di monitorare una molteplicità di grandezze fisiche nei più svariati campi di applicazione. Sono disponibili datalogger per il monitoraggio di: Temperatura - Umidità relativa - Pressione atmosferica - Pressione differenziale Illuminamento (lux) e irradiamento (UV) - Monossido di carbonio (CO) Biossido di carbonio (CO2) - Accelerazione - Corrente 4 ÷ 20 mA - Tensione 0 ÷ 1 V o 0 ÷ 50 mV - Pt100 / Pt1000 - Termocoppie K, J, T, N, E. Alcuni modelli calcolano anche grandezze derivate: temperatura del punto di rugiada, di bulbo umido, umidità assoluta, rapporto di mescolanza, pressione di vapore parziale. Il sistema è composto da unità base, sensori con datalogger (fino a 255 per ogni unità base), eventuali ripetitori (coprendo così distanze fino a 1.500 metri in campo aperto) e unità di controllo (permette il

controllo in uscita a contatto pulito a relay o potenziometrica). Il segnale è anche gestibile in rete Ethernet, anche via WiFi, con protocollo Modbus o può comunicare via GPRS inviando anche messaggi SMS e Mail di allarme. La batteria permette un utilizzo senza alimentazione fino a 3 anni. I datalogger sono conformi alla normativa EN 12830 e il software PLUS opera in accordo alle raccomandazioni del FDA 21 CFR parte 11. Tra i campi di applicazione del sistema, ricordiamo: settore alimentare (contenitori refrigerati, banchi frigo, celle frigorifere, produzione e trasporto alimenti), strutture sanitarie e farmaceutiche (sale bianche, laboratori, conservazione farmaci, monitoraggio incubatori, EN 12830), serre, analisi ambientali (qualità dell’aria, fotovoltaico, meteorologia, idrologia), sale museali e archivi, trasporto di merci deperibili e fragili (monitoraggio degli urti subiti mediante misura dell’accelerazione), condizionamento dell’aria e Building Intelligence, luoghi pubblici in generale (scuole, enti, fiere, sale convegni, grande distribuzione). Per ulteriori informazioni: www.deltaohm.com

NUOVE SOLUZIONI RENISHAW AD A&T 2015 Renishaw ha proposto, nell’ambito della nona edizione di Affidabilità & Tecnologie (22-23 Aprile, Torino Lingotto), alcune soluzioni innovative per la Fabbrica Intelligente. Tra queste spicca senza dubbio Equator™, un calibro flessibile estremamente leggero, rapido, con elevatissima ripetibilità che può essere utilizzato semplicemente premendo un pulsante. Equator™ opera, direttamente in produzione, per comparazione tra un pezzo campione validato in sala metrologica e quelli di produzione: il risultato è un responso immediato sulla conformità di quanto prodotto. Equator™ può facilmente essere ricalibrato in caso di variazioni termiche anche notevoli, può passare in pochi secondi da un pezzo a un altro ed è perfetto per processi di lavorazione flessibili e per ispezionare anche pezzi provenienti da macchine diverse. Per quanto concerne l’area di misura in sala metrologica, sono stati esposti due prodotti Renishaw di grande notorietà: la testa PH20, che sfrutta la tecnologia sviluppata per il noto sistema di misura REVO® e offre un esclusivo metodo di misura rapida a contatto, con posizionamenti veloci e continui su 5 assi; il sistema SPRINT™, basato sulla rivoluzionaria sonda di scansione OSP60, dotata di sensore in

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continuo con una risoluzione tridimensionale di 0,1 m, in grado di fornire altissima accuratezza e informazioni dettagliate sulla forma del pezzo. La novità che sta raccogliendo il maggiore interesse è però la tecnologia di produzione additiva Renishaw, che consente di produrre pezzi in metallo direttamente da disegni CAD 3D a partire da diversi tipi di polvere metallica, stratificate con spessori che variano tra 20 e 100 micron e fuse per mezzo di un laser a fibra ottica di alta potenza in atmosfera controllata. Questa tecnologia consente di produrre particolari assolutamente non realizzabili con tecniche tradizionali. La macchina AM250 garantisce facilità di utilizzo all’interno di un ambiente produttivo e ha una interfaccia touch screen semplice e intuitiva. I costi per i materiali di consumo sono ridotti al minimo grazie a un esclusivo sistema che permette il recupero delle poveri fino al 95%. La AM250 presente ad A&T era corredata con il nuovo PlusPac™, che migliora ulteriormente le performance. Per ulteriori informazioni: www.renishaw.it

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torio, prove su componenti e sistemi). Già in [4] e [5] è emerso che l’affidabilità del sistema dipende dall’affidabilità e quindi dal tasso di guasto delle parti costituenti. L’approccio previsionale all’affidabilità visto in [9] (Approccio previsionale all’affidabilità, modelli e banche dati) e [10] (Esempi di calcolo del tasso di guasto in ambito ICT) consente di effettuare la giusta scelta dei componenti in funzione delle condizioni di lavoro e dell’ambiente operativo. A questo proposito, di grande utilità sono le banche dati, universalmente riconosciute sia in ambito ICT che industriale. Per i dispositivi riparabili (sistemi, sottosistemi, ecc.), a integrazione dell’affidabilità, occorre definire anche i requisiti di disponibilità [11] (Sistemi riparabili, alcune definizioni). La funzione di disponibilità, infatti, non solo prende in considerazione il concetto di affidabilità di cui abbiamo ampiamente parlato negli articoli citati, ma integra tale concetto con le informazioni sulla riparazione e il ripristino delle funzioni svolte, con le attività a esse associate. In [12] (Fidatezza: considerazioni generali e un approccio alla valutazione) viene proposta una panoramica delle metodologie, sia qualitative che quantitative, impiegate per la valutazione di disponibilità e fidatezza. Dell’ampia panoramica di tecniche alcune sono state trattate in dettaglio per il ricorrente uso che di queste si fa in ambito industriale. In particolare, in [13] (FMEA, Failure Modes and Effects Analysis), [14] (FMEA, studio di casi), [15] FMECA, Failure Mode, Effects and Criticality Analysis – Parte 1) e [16] (FMECA, Parte 2) vengono presentate, con esempi applicativi, l’analisi dei modi e degli effetti di guasto (FMEA) e l’analisi dei modi, degli effetti e delle criticità di guasto (FMECA). L’analisi dell’albero delle avarie (Fault Tree Analysis), sempre con esempi applicativi, è trattato, infine, nei lavori [17 – 18] (FTA - Parte 1 e 2). CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE E SVILUPPI

Nei limiti del possibile si è cercato,

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mentali sulla base di prove di laboratorio (le cosiddette prove di affidabilità), si perviene ai modelli matematici con l’ausilio della teoria della probabilità e della statistica. In particolare, si è parlato della relazione tra funzioni di affidabilità e dati sperimentali, proponendo esempi di prove e presentandone i relativi risultati. Le prestazioni di affidabilità e disponibilità di un sistema dipendono dalle caratteristiche delle parti che lo compongono e di come tali parti sono tra loro funzionalmente interconnesse. Si è visto che il Diagramma a Blocchi di Affidabilità (RBD, Reliability Block Diagram) consente di rappresentare e analizzare sistemi aventi strutture anche complesse, in condizioni sia di funzionamento sia di guasto, studiandone le relazioni funzionali. Nei lavori [4] (Le strutture serie e parallelo) e [5] (Le strutture avanzate) si presentano le principali configurazioni (serie, parallelo, koon, miste, a ponte) che consentono di determinare sia il modello matematico dell’affidabilità di sistema sia i principali parametri operativi (per es. MTBF). Parlando di affidabilità come requisito di progetto è importante conoscere, attraverso le misure di affidabilità, la relazione tra la sollecitazione applicata esternamente a un dispositivo, o a un materiale, e il comportamento del materiale stesso. È questo un punto di estrema importanza se pensiamo al fatto che, indipendentemente dalle prestazioni funzionali, un sistema può guastarsi se le condizioni d’impiego non sono corrette (si faccia attenzione a come è definito il termine Affidabilità secondo la norma [1]). I lavori [6] (Misure di affidabilità, Sollecitazione e degrado) e [7] (Misure di affidabilità, l’importanza di conoscere il processo di degrado) mettono in evidenza questo aspetto, in particolare come la risposta del materiale alla sollecitazione esterna determina il processo di degrado del componente e quindi la condizione di guasto. Enfasi sulla classificazione delle prove di laboratorio, su come definire un profilo di prova e la relativa severità, finalizzata al calcolo del tasso di guasto è posta in [8] (Le prove di labora-

I SERIALI MISURE E FIDATEZZA

attraverso le pubblicazioni di questo Seriale, di fornirne alcuni concetti di base su Misure e Fidatezza. È sicuramente una versione estremamente sintetica e non esaustiva di un tema molto ampio che merita uno spazio assai maggiore. Crediamo comunque utile aver fornito alcuni elementi di riflessione per comprendere l’importanza dell’argomento e, punto essenziale, per rendere consapevoli gli interessati che gli aspetti “affidabilistici” non possono assolutamente essere presi in considerazione e trattati, come purtroppo sovente accade, a prodotto realizzato. I requisiti di affidabilità e, in termini più ampi di disponibilità e fidatezza, devono assolutamente essere considerati come “specifiche di progetto” per la definizione della configurazione di sistema e della scelta dei componenti e del loro utilizzo. Tali prestazioni, se considerate preventivamente, rappresentano un aspetto essenziale per una corretta progettazione. Gli Autori, in accordo con la Direzione della Rivista, proporranno per il futuro nuovi contributi in cui illustrare una estensione dei concetti fin qui trattati prendendo in considerazione anche le tecniche di valutazione del rischio e le prestazioni di sicurezza. RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI 1. M. Trotta, M. Pignotti, M. Catelani, Chiariamoci sul concetto di Fidatezza. Un primo contributo, Tutto misure. Editore: A&T sas Torino – ISSN 2038-6974. – Anno 12, N° 4, Dicembre 2010, pagg. 293-295. 2. M. Catelani, L. Cristaldi, M. Lazzaroni, L. Peretto, P. Rinaldi, Le parole della fidatezza, Tutto misure. Editore: A&T sas Torino – ISSN 2038-6974. – Anno 13, N° 1, Marzo 2011, pagg. 49-53. 3. M. Catelani, L. Cristaldi, M. Lazzaroni, Le funzioni di affidabilità, Tutto misure. Editore: A&T sas Torino – ISSN 2038-6974. – Anno 13, N° 2, Giugno 2011, pagg. 131-134 (4 pagine). 4. M. Catelani, L. Cristaldi, M. Lazzaroni, L’affidabilità come requisito di progetto di componenti e sistemi: Le strutture Serie e Parallelo, Tutto misure, Editore: A&T sas Torino – ISSN 2038-6974. – Anno 13, N° 3, Settembre 2011, pagg. 213-216. 5. M. Catelani, L. Cristaldi, M. Lazzaroni, L’affidabilità come requisito di progetto di componenti e sistemi: Le strutture avanzate,

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N° 3 (Settembre 2014), Editore: A&T sas Torino - ISSN: 2038-6974, pp. 205-208. 17. Catelani M., Cristaldi L., Lazzaroni M. TECNICHE DI ANALISI DELLA FIDATEZZA: FTA – L’albero delle Avarie – Parte 1. TUTTO MISURE, Vol. 16, N° 4 (Dicembre 2014), Editore: A&T sas Torino – ISSN: 2038-6974, pp. 297-300. 18. Catelani M., Cristaldi L., Lazzaroni M. TECNICHE DI ANALISI DELLA FIDATEZZA: FTA – L’albero delle Avarie – Parte II. TUTTO MISURE, Vol. 17, N° 1 (Marzo 2015), Editore: A&T sas Torino – ISSN: 2038-6974, pp. 53-54.

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.

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, nelle tematiche citate.

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 di laboratorio e del CT 56 – Affidabilità del CEI.

NEWS

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Tutto misure, Editore: A&T sas Torino – ISSN 2038-6974. – Anno 13, N° 4, Dicembre 2011, pagg. 293-295. 6. L. Cristaldi, M. Lazzaroni, Misurare l’affidabilità. Sollecitazioni e degrado. – In: Tutto misure. Editore: A&T sas Torino – ISSN 20386974. – 14:1(2012), pp. 55-58. 2012. 7. M. Catelani, L. Cristaldi, M. Lazzaroni, Misurare l’affidabilità: l’importanza di conoscere il processo di degradazione. In: Tutto misure. Editore: A&T sas Torino – ISSN 2038-6974. – 14:2 (2012 June), pp. 142144. Giugno 2012. 8. M. Catelani, L. Cristaldi, M. Lazzaroni, Le prove di Laboratorio: prove su componenti e sistemi. In: Tutto misure. Editore: A&T sas Torino – ISSN 2038-6974. – 14:3 (2012 Settembre), pp. 205-210. Settembre 2012. 9. M. Catelani, L. Cristaldi, M. Lazzaroni, L’approccio previsionale all’affidabilità: Modelli e banche dati. In: Tutto misure. Editore: A&T sas Torino – ISSN 2038-6974. – 14:4 (2012 Dicembre). 10. M. Catelani, L. Cristaldi, M. Lazzaroni, L’approccio previsionale all’affidabilità: Esempi di calcolo del tasso di guasto in ambito ICT. In: Tutto misure. Editore: A&T sas Torino – ISSN 2038-6974. – 15:1 (2013 Febbraio), pp. 57-60, Editore: A&T sas. 11. M. Catelani, L. Cristaldi, M. Lazzaroni, L. Peretto, P. Rinaldi, Sistemi riparabili: alcune definizioni. In: Tutto misure. Editore: A&T sas Torino – ISSN 2038-6974. – 15:2 (2013 Giugno), pp. 127-130, Editore: A&T sas. 12. Catelani M., Ciani L., Cristaldi L., Lazzaroni M. Fidatezza: considerazioni generali e un approccio alla valutazione. TUTTO MISURE, Vol. 15, N° 3 (September 2013), Editore: A&T sas Torino – ISSN: 2038-6974, pp. 217-219. 13. Catelani M., Cristaldi L., Lazzaroni M. Tecniche di analisi della fidatezza: FMEA Failure Modes and Effects Analysis. TUTTO MISURE, Vol. 15, N° 4 (Dicembre 2013), Editore: A&T sas Torino – ISSN: 2038-6974, pp. 281-286, A&T. www.francodocchio.com/ Documenti/tm/2013%2004.pdf. 14. Catelani M., Cristaldi L., Lazzaroni M. TECNICHE DI ANALISI DELLA FIDATEZZA: FMEA – Casi di studio. TUTTO MISURE, Vol. 16, N° 1 (Marzo 2014), Editore: A&T sas Torino – ISSN: 2038-6974, pp. 67-70, www.francodocchio.com/ wpcontent/uploads/2014/09/ 2014-01.pdf. 15. M. Catelani, L. Cristaldi, M. Lazzaroni, Tecniche di analisi della fidatezza: FMECA Failure Mode, Effects and Criticality Analysis – Parte I, TUTTO MISURE, Vol. 16, N° 2 (Giugno 2014), Editore: A&T sas Torino – ISSN: 2038-6974, pagg. 137-140. 16. Catelani M., Cristaldi L., Lazzaroni M. TECNICHE DI ANALISI DELLA FIDATEZZA: FMECA – Failure Mode, Effects and Criticality Analysis – Parte II. TUTTO MISURE, Vol. 16,

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I SERIALI MISURE E FIDATEZZA

NUOVA TERMOCAMERA CON SENSORE RAFFREDDATO

La termocamera FLIR A6700sc è ideale per le attività di ricerca e sviluppo in ambito industriale, per quelle applicazioni che richiedono una migliore qualità d’immagine, maggior sensibilità e un frame rate più elevato rispetto a quello ottenibile con una termocamera dotata di un sensore non raffreddato. FLIR A6700sc incorpora un sensore raf-

freddato all’antimoniuro di indio (InSb) che opera nella lunghezza d’onda compresa tra 3 e 5 micron. Entrambe le versioni producono immagini nitide da 640x512 pixel. Con elevata sensibilità termica (<20 mK!), FLIR A6700sc è in grado di evidenziare i dettagli sull’immagine e dare con precisione le informazioni sulla differenza di temperatura. Operando in modalità SNAPSHOT, la FLIR A6700sc registra contemporaneamente tutti i pixel di una scena: ciò è particolarmente importante quando si monitorano oggetti in rapido movimento, contesto nel quale una termocamera standard produrrebbe sfocature. La termocamera supporta fino a 480 frame al secondo quando si opera in modalità windowing. Utilizzando un’interfaccia GigE Vision™ standard per trasmettere sia i comandi sia video digitali dinamici, FLIR A6700sc è una termocamera realmente “plug and play”. FLIR Systems, per consentire a un maggior numero di ricercatori di usufruire dei benefici della tecnologia a sensore raffreddato, offre oggi la nuova FLIR A6700sc completa di software FLIR ResearchIR a un prezzo estremamente conveniente. Per ulteriori informazioni: www.flir.it

TECNOLOGIE IN CAMPO

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Rubrica a cura di Massimo Mortarino (mmortarino@affidabilita.eu)

Elementi piezoelettrici a ultrasuoni nelle tecnologie medicali

TECHNOLOGIES IN ACTION The section “Technologies in action” presents a number of recent case studies of industries or institutions gaining profit from the latest innovation in measuring instruments and systems. RIASSUNTO La Rubrica “Tecnologie in campo” presenta un compendio di casi di studio di Aziende e/o istituzioni che hanno tratto valore aggiunto dalla moderna strumentazione di misura. Gli ultrasuoni, onde sonore al di sopra del limite udibile dall’uomo fissato a 16 kHz circa, trovano largo impego in molti settori dell’ingegneria medica e nella ricerca. Alcune applicazioni ricorrenti sono ad esempio i rilevatori di posizione a distanza, i misuratori di livello e di flusso, i sistemi diagnostici e terapeutici. In tutte queste strutture gli elementi piezoelettrici giocano spesso un ruolo chiave, come nel caso dei nuovi sistemi wireless per il monitoraggio fetale e della madre durante la gravidanza e il parto (Fig. 1). La generazione e ricezione di onde ultrasonore è una classica applicazione dei componenti piezoelettrici in quanto tali elementi vibrano quando una tensione alternata viene applicata ai loro capi (effetto piezoelettrico inverso). Viceversa, forniscono una tensione quando il componente viene sottoposto a una forza (effetto diretto). In altre parole, il medesimo elemento piezoelettrico è in grado di convertire energia meccanica in energia elettrica e viceversa, rappresentando la soluzione ideale per applicazioni a ultrasuoni. L’effetto piezoelettrico si basa esclusivamente su deformazioni a livello cristallino, pertanto concetti di attrito e usura non si applicano. La sensibilità è molto elevata in quanto il componente è in grado di percepire anche deformazioni infinitesimali, convertendole in una carica elettrica proporzionale, così come deformarsi di

Figura 1 – Questo sistema di monitoraggio fetale wireless può registrare il battito in modalità sincrona, cioè con la medesima intensità anche in caso di triplette (Immagine: Philips)

quote nanometriche se alimentato da tensioni molto contenute. Gli elementi piezoelettrici possono quindi essere usati non solo come generatori o ricevitori a ultrasuoni, ma anche come sensori e attuatori. Il breve tempo di risposta e l’elevata dinamica che caratterizzano questi elementi incentivano la generazione di ultrasuoni. In aggiunta, i componenti piezoelettrici possono essere facilmente adattati alle specifiche richieste dall’applicazione,

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variando la forma e la geometria e di conseguenza anche la frequenza di risonanza dell’intera struttura (Fig. 2). Anche la composizione chimica può essere scelta in funzione delle condizioni di lavoro. A ogni modo, in funzione dell’applicazione, standard qualitativi molto elevati devono essere garantiti durante la produzione dei componenti. Questo è a maggior ragione vero nel caso di trasduttori per cardiotocografi (monitor fetali o CTG usati per tenere sotto controllo la frequenza cardiaca del feto), per i quali le richieste tecniche sono molto elevate. Monitoraggio Fetale: identico monitoraggio wireless anche per parti multipli Philips Medizin Systeme Böblingen GmbH è considerato il leader di mercato nei sistemi di monitoraggio dei pazienti. Quest’azienda ha recentemente sviluppato un nuovo cardiotocografo wireless (v. Fig. 1). Con l’aiuto di questo dispositivo tutte le frequenze cardiache fetali possono essere registrate in sincrono, cioè con la medesima densità d’impulsi, fino a gravidanze triplici. Tutti i feti ricevono quindi la stessa qualità d’indagine, ognuno monitorato con 3.000 impulsi al secondo. Sette identici elementi piezoelettrici sono disposti simmetricamente e operano indistintamente come trasmettitore e ricevitore di ultrasuoni (Fig. 3). Il segnale ricevuto è separato dalla portante in un’unità di elaborazione, filtrato e riprodotto acusticamente per facilitare il posizionamento del trasduttore. Il medesimo segnale viene anche inviato a una seconda unità di elaborazione che lo rettifica, lo filtra e ne riduce la frequenza. Con l’aiuto dell’autocorrelazione, la frequenza cardiaca del feto viene calcolata, idealmente in corrispondenza di ogni battito. La base per questa elaborata analisi è garantita dal cosiddetto effetto Doppler: viene misurato il ritardo fra la fase del segnale emesso e

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Figura 2 – Molte tipologie di elementi piezoelettrici sono disponibili, come ad esempio tubi, dischi, piastrine a flessione o elementi di taglio, rendendo facile adattarli alla specifica applicazione (Immagine: PI)

quello riflesso ricevuto dal trasmettitore. Una riflessione può essere causata da corpi in movimento quali ad esempio il muscolo cardiaco dei feti. In questo modo il battito cardiaco può essere individuato e monitorato. Garanzia di Qualità: parametri ultrasonici, pulizia della superficie e incollaggio ottimali Analisi accurate vengono effettuate durante la selezione dei componenti piezoelettrici. Solo se gli elementi rispondono a specifici criteri il sistema di controllo può pilotarli al meglio e gli algoritmi di controllo possono elaborare efficacemente i dati raccolti. Questo si tradurrà in risultati precisi che rendono il monitoraggio più trasparente possibile, anche per le triplette. Prerequisiti importanti includono pertanto prestazioni costanti degli elementi piezoelettrici come trasmettitori e ricevitori, così come la qualità dell’incollaggio. Il vincolo deve essere da un lato sufficientemente forte da consentire il passaggio inalterato delle onde ultrasonore verso la superfice del trasduttore, ma deve anche risultare sufficientemente elastico da assorbire impatti. Inoltre, il trasduttore deve essere nel suo com-

Figura 3 – Parte interna del trasduttore a ultrasuoni. Sette identici elementi piezo sono disposti simmetricamente e operano sia come trasmettitori che come ricevitori di ultrasuoni (Immagine: Philips)

plesso robusto e non essere danneggiato da cadute accidentali durante la routine clinica giornaliera. Gli elementi piezo a forma di disco, prodotti da PI Ceramic GmbH, parte del gruppo PI hanno dimostrato di essere ideali per l’applicazione. I piezo “Made in Germany” hanno convinto per le strette tolleranze dei parametri piezoelettrici, rilevanti per le prestazioni a ultrasuoni, come la frequenza di risonanza, la capacità elettrica e il fattore di accoppiamento. In aggiunta, i componenti di PI Ceramic hanno evidenziato una pulizia della superfice estremamente alta. Questo consente un incollaggio solido ma allo stesso tempo elastico. Se lasciati cadere da un’altezza di 1,5 m, la cosa peggiore che può accadere al trasduttore è un danno estetico.

Figura 4 – Sezione orizzontale del campo sonoro del trasduttore, montato alla base di un contenitore d’acqua e misurato con un idrofono ad alta sensibilità a circa 20 mm di distanza dalla faccia del trasduttore (Immagine: Philips)

effettuata in maniera speciale al fine di evitare che si possa confondere durante il processo di pulizia che è indispensabile prima dell’assemblaggio del trasduttore. La gestione dei componenti da parte del cliente è stata considerevolmente semplificata grazie all’elevata visibilità della marcatura. Gli elementi Prestazioni omogenee piezo prodotti da PI Ceramic sono risuldegli ultrasuoni tati quindi convincenti per il nuovo sisteDurante il processo di produzione, la ma di monitoraggio fetale wireless, non qualità dell’incollaggio viene continua- solo da un punto di vista tecnico, ma mente monitorata da appositi sistemi anche in termini di praticità. che valutano la forza di tenuta del vincolo. Ovviamente, anche l’intensità del Per ulteriori informazioni contattare segnale viene accuratamente esamina- l’Ing. Gianluca Poli: g.poli@pi.ws ta, per assicurare che tutti e sette i piezo, elementi del trasduttore finito, operino con valori equivalenti e rispondano nel medesimo istante quando ricevono il segnale. Il campo acustico viene misurato nello spazio usando un sistema triassiale per ottimizzare il campo sonoro. L’obiettivo è quello di ottenerne idealmente uno a forma di cilindro (Figg. 4 e 5). Il risultato di un simile processo di produzione “quality-oriented” è una performance sostanzialmente omogenea del trasduttore, che garantisce anche una penetrazione delle onde ultrasonore adeguata in ogni situazione. Quest’ultimo aspetto è molto importante soprattutto in casi di obesità, per i quali un maggiore spessore di tessuto dev’essere penetrato dalle onde. Allo stesso tempo, questo assicura che il trasferimento di energia nel tessuto venga mantenuto il più basso possibile. Si trova infatti molto al di sotto dei valori specificati nelle norme pertinenti. La produzione dei componenti piezoelettrici asseconda anche specifiche neFigura 5 – Illustrazione spaziale del campo cessità di assemblaggio del cliente. sonoro dei trasmettitori a ultrasuoni. Infatti, l’indicazione della polarità viene I segnali dei singoli trasmettitori si sovrappongono e conducono a una concentrazione del segnale complessivo (Immagine: Philips)

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TECNOLOGIE IN CAMPO

Claudio Stazzone

Armoniche e Flicker... i soliti ignoti Due misure insolite, nel panorama del marchio CE

molto comuni in apparati elettrici/elettronici: infatti dopo il ponte raddrizzatore c’è una capacità che serve a mantenere la tensione di picco ai capi dello switching, quando la sinusoide si avvicina allo zero. Quindi, per “sostenere” il carico, viene richiesta molta corrente solo in corrispondenza dei picchi della sinusoide di tensione: i picchi di corrente RIASSUNTO della Fig. 2 possono durare fino al Nell’elenco delle prove necessarie alla marcatura CE dei prodotti alimen20% dell’intero ciclo, che porta a un tati con tensione monofase e trifase, sono previste due misure che generalvalore impulsivo di corrente pari a mente non sono molto conosciute, e che suscitano domande e curiosità da circa 5-10 volte il valore medio di corparte dei clienti di un laboratorio di compatibilità. Questo articolo vuole rente. introdurre le due misure, spiegarne i retroscena e i collegamenti al mondo A prima vista le due onde sono in dell’EMC. fase, e quindi si può erroneamente stabilire che il PF di questo dispositivo è uguale a 1. In LA CAUSA DELLE ARMONICHE… realtà non è così I DIABOLICI ALIMENTATORI perché, come acA COMMUTAZIONE cennato prima, l’unica compoTutto nasce dallo stadio di alimentanente di potenza zione degli alimentatori a commutareale è quella zione, chiamati comunemente switfondamentale. ching (acronimo inglese SMPS, switch Le altre armonimode power supply). Bisogna introche, tutte dispari durre il concetto di PF, power factor, per la simmetria definito come il rapporto tra la Figura 1 – Caratteristica della tensione e corrente all’ingresso della forma d’ondi un SMPS con PF unitario e suo contenuto armonico potenza reale (detta anche potenda, sono potenza attiva) e la potenza apparenza apparente. te. La potenza reale è definita come Da questo ne la media del prodotto di corrente e corrente, nella dura e cruda realtà, consegue che il PF dell’EUT (Equiptensione su un ciclo. La potenza appa- sia invece quella raffigurata nella Fig. ment Under Test) con le caratteristiche rente è invece il prodotto dei valori 2. Il suo contenuto armonico è molto di Fig. 2 è minore di 1 (da [2] vale efficaci di tensione e corrente. esteso, sia in ampiezza sia in fre- circa 0,6). quenza: tutti questi contributi in frequenza sono immessi nella rete di aliPotenza Reale [Watt ] mentazione e possono generare malPF = Potenza Apparente [VA ] funzionamenti agli apparati connessi alla stessa rete. Inoltre viene richiesta Se la corrente e la tensione sono in alla rete tanta corrente che però non fase e di forma sinusoidale si ottiene porta potenza reale (quest’ultimo un PF pari a 1 (Fig. 1): nella figura è aspetto è legato all’efficienza energemostrato anche il contenuto armonico, tica degli utilizzatori). Perché accade ovviamente l’unica componente rile- ciò? Tutto dipende dallo stadio d’in- Teseo spa, Gruppo Clemessy vante è la fondamentale, il 50 Hz. gresso di tipo diodo/capacità degli Druento (TO) Peccato che la forma d’onda della alimentatori a commutazione, ormai c.stazzone@teseo.clemessy.com CURRENT HARMONICS AND VOLTAGE FLICKERS… THESE UNKNOWN PERPETRATORS In the list of tests required for CE marking of products connected to single-phase and 3-phase mains, there are two measurements, which are not generally well-known by customers, who very often raise questions and manifest curiosity about. Scope of this article is to introduce these two measurements, explaining the background and the connection with electromagnetic compatibility.

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mento hanno cercato di modellare la reazione umana alla fluttuazione, prendendo come riferimento una lampadina a 60 W alimentata a 230 V. Le reazioni congiunte dell’occhio e del cervello umano sono state modellate con un filtro passa banda pesato, un moltiplicatore quadratico e un filtro passa-basso, questo per dire quanta complessità c’è dietro una misura che può durare 10 minuti.

Figura 2 – Forme d’onda V/I all’ingresso di un SMPS reale e suo contenuto armonico

“Toglietemi tutto, ma non il mio PFC!”. La soluzione al problema delle armoniche La soluzione ai nostri problemi non tarda ad arrivare: stiamo parlando del PFC, Power Factor Correction. Ne esistono di due tipi: quello più economico ma più difficile da dimensionare e con diversi svantaggi (PFC passivo), e quello più costoso ma con prestazioni più elevate (PFC attivo). Cominciamo da quest’ultimo e facciamo riferimento alla Fig. 3: un SMPS di tipo BOOST posizionato tra il ponte e il famigerato condensatore. Il suo funzionamento è regolato con un circuito integrato che cerca di far seguire alla corrente lo stesso andamento della tensione, riducendo quindi il contenuto armonico. Un PFC passivo è semplicemente un induttore posizionato nello stesso posto: opponendosi a repentine variazioni di corrente, svolge in modo più blando la funzione di un PFC. Timer, termostati e motori... a voi, i flicker! Alcuni di noi si ricorderanno vari episodi di attacchi epilettici accaduti a ragazzi che abusavano nell’uso di videogiochi. Luci intermittenti e impulsive a particolari frequenze e su determinati soggetti possono provocare simili attacchi. Ma questo cosa c’entra con i flicker? È uno degli effetti che potrebbero essere causati dalle fluttuazioni di tensione, che impattano anche sulla stabilità di funzionamento di circuiti elettronici e dispositivi elettrici. È doveroso fornire un po’ di definizioni prese dalla norma di riferimento, la EN 61000-3-3.

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Una fluttuazione di tensione è definita come una serie di variazioni della tensione efficace valutata come singolo valore preso tra due passaggi per lo zero di una semionda. Il flicker è definito come la percezione d’instabilità della sensazione visiva provocata da uno stimolo luminoso con una distribuzione spettrale fluttuante nel tempo. Sono definizioni rigorose, ma che servono necessariamente per descrivere fenomeni che avvengono quando per esempio il termostato di un frigo “decide” di accendere il compressore. Oppure quando il cestello di una lavatrice comincia a girare. Si può avere l’effetto mostrato in Fig. 4, che impatta anche sul contenuto spettrale della tensione. La fluttuazione della tensione a 230 V è dovuta al fatto che un carico anche rilevante viene collegato o scollegato quasi istantaneamente (il cestello della nostra lavatrice esegue cicli di rotazione). Con riferimento alla Fig. 5, ogni variazione di Iload provoca una variazione di Uab. Il flicker è dunque un fenomeno soggettivo. Come si fa a caratterizzarlo e a scrivere un documento che definisca metodi per la sua misura? I comitati che hanno scritto la norma di riferi-

Breve e lungo termine Possiamo distinguere due tipi di flicker. Il Pst o flicker di breve periodo (dall’inglese short term) e il Plt o flicker di lungo periodo (long term). Il primo è calcolato su un periodo di 10 minuti, il secondo su un periodo di 2 ore, eseguendo una media mobile di misure sequenziali di Pst, cioè la radice cubica della sommatoria dei Pst elevati al cubo, misurati ogni 10 minuti (in due ore sono 12 eventi) diviso il numero di eventi, 12 per l’appunto. Nell’Allegato A della norma di riferimento troviamo le condizioni operative per svariate tipologie di oggetti. Inoltre nella EN 61000-4-15 troviamo le definizioni di Pst e Plt. Piccoli trucchi per grandi risultati: come minimizzare i flicker di tensione L’entità del flicker dipende da tre fattori: la variazione, la sua velocità, il suo tasso di ripetizione. Elenchiamo qui tre possibili soluzioni per minimizzare i flicker ([3]). Ridurre le variazioni del carico: si può intervenire su tutti e tre i fattori, per esempio suddividendo il carico in tre parti comandato sempre dallo stesso interruttore. Oppure suddividere in tre interruttori che intervengono in tempi diversi. O ancora, utilizzare circuiti di soft-start per i motori, o ancora, azionamenti a rampa lenta.

Figura 3 – Il PFC attivo

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TECNOLOGIE IN CAMPO

Un’altra osservazione: le armoniche sono riferite anche per oggetti a 60 Hz (61000-3-2), ma non è così per i flicker (la 61000-3-3 cita solo il 50 Hz). E se il mio apparato consuma più di 16 A? Le normative EN 61000-3-12 per le armoniche e EN 61000-3-11 per i flicker coprono questo caso particolare. SE LI CONOSCI LI EVITI… Figura 4 – Effetto sul flusso luminoso dovuto a una variazione temporanea della tensione. Spettro misurato in presenza di flicker (50 Hz non visibile)

Ridurre l’impedenza della sorgente (alimentatore): per la maggior parte di apparati collegati alla rete a bassa tensione, l’impedenza d’ingresso è dovuta al trasformatore che serve per abbassare la tensione in ingresso e alla lunghezza del cablaggio di collegamento alla rete. Nel primo caso, bisogna tenere conto che conviene utilizzare trasformatori di potenza elevata per ridurre l’impedenza (applicabile nel caso di grandi macchine). Nel secondo caso, aumentare la dimensione dei cavi può aiutare a ridurre i flicker, ovviamente in caso di lunghe tratte. Disaccoppiare il carico dalla sorgente: si può pensare di usare un trasformatore a tre avvolgimenti per separare gli utilizzatori connessi alla stessa rete. Per esempio, dedicherò un avvolgimento alle lampade, che verranno quindi alimentate con una sorgente filtrata. In generale, separare i circuiti d’illuminazione dagli altri carichi presenti sulla rete.

Vogliamo esagerare? Allora ci sono gli SVC, static voltage compensator. Sono circuiti, sicuramente costosi, che “sentono” le variazioni di tensione e agiscono variando l’impedenza d’ingresso grazie a reti induttive e capacitive che vengono dinamicamente inserite o disinserite con interruttori allo stato solido. Rimando alla [3] per altri dettagli sugli SVC. PER ALCUNI… NON PER TUTTI

Ci si potrebbe chiedere se proprio tutti gli oggetti che passano sotto le “grinfie” dei Laboratori EMC devono essere sottoposti a queste due misure. In realtà bisogna fare un po’ di chiarezza: le norme di riferimento EN 61000-3-2 (armoniche) e EN 61000-3-3 ( flicker) si riferiscono a oggetti con ben determinate caratteristiche in termini di corrente d’ingresso, cioè al massimo 16 A per fase, con collegamento alla rete pubblica a bassa tensione (fase e neutro compresi tra 220 e 250 V a 50 Hz). Quindi le apparecchiature trifase a 400 V sono incluse! Infatti la dicitura bassa tensione definisce il limite superiore a 1.000 V, e in un sistema di alimentazione trifase ci sono 400 V tra fase e fase, Figura 5 – Schema di una semplice rete alimentatore/carico ma 230 V tra fase e neutro!

In questo articolo si è voluto dare un’idea di base su due fenomeni curiosi, oggetto di studi approfonditi e di accurate misure da parte dei laboratori di prove EMC. Due misure che analizzano cosa c’è al di sotto dei classici 150 kHz, limite di partenza per la misura di emissioni. Due misure con forte impatto non solo sull’EMC. Le problematiche legate al risparmio energetico, all’uso ottimizzato e sensato delle risorse, e quindi l’efficienza elettrica degli apparati collegati alle nostre reti a 230 V (e non solo) sono due aspetti molto attuali, in un mondo che tende a consumare sempre più corrente, che come l’acqua e il petrolio è diventata una risorsa preziosa. RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

1. Zbigniew Hanzelka & Andrzej Bien, Voltage disturbances Flicker Measurement v. 5.2.3, Ottobre 2005, Copper Development Association. 2. Joel Turchi, Dhaval Dalal, Patrick Wang, Laurent Jenck, Power Factor Correction (PFC) Handbook rev. 5 Aprile 2014, ON Semiconductor. 3. Power quality, A guide to voltage fluctuation and light flicker, BCHydro.

Claudio Stazzone si è laureato in Ingegneria delle Telecomunicazioni nel 2006. Dal 2008 si occupa di compatibilità elettromagnetica nel laboratorio EMC della società Teseo spa gruppo Clemessy di Druento (TO).

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MANIFESTAZIONI EVENTI E FORMAZIONE

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2015 eventi in breve Segnalazione di manifestazioni ed eventi d’interesse 2015

6-9 luglio

Prague, Czech Republic

36th

7-10 luglio

Thessaloniki, Greece

12th International Conference on Nanosciences & Nanotechnologies (NN15)

http://nnconf.physics.auth.gr

8-10 luglio

Golden, Colorado - USA

ASPE 2015 Summer Topical Meeting Precision Interferometric Metrology

http://aspe.net/technical-meetings/aspe-summer-2015

9-10 luglio

Trento, Italy

Environmental, Energy, and Structural Monitoring Systems"(EESMS)

http://events.unitn.it/en/eesms2015

13-15 luglio

Basel, Switzerland

4th

www.sciforum.net/conference/I3S2015

19-24 luglio

Nice, France

The Fifth International Conference on Ambient Computing, Applications, Services and Technologies

www.iaria.org/conferences2015/AMBIENT15.html

20-22 luglio

Colmar, France

10th International Joint Conference on Software Technologies ICSOFT

www.icsoft.org

21-23 luglio

Colmar, France

12th

www.icinco.org

22-24 luglio

Cambridge, UK

IEEE International Conference on Industrial Informatics (INDIN 2015)

www.INDIN2015.org

2-6 agosto

Jerusalem, Israel

2015 International Conference on Optical MEMS and Nanophotonics (OMN)

www.omn2015.org

18-22 agosto

Daejon, South Korea

Advances in Aeronautics, Nano, Bio, Robotics and Energy (ANBRE15)

http://anbre.cti3.com/anbre15.htm

23-26 agosto

Incheon,Korea

Advances in Aeronautics, Nano, Bio, and Energy (ANBRE15)

http://anbre.cti3.com/anbre15.htm

23-28 agosto

Venezia, Italy

CENICS 2015, The Eighth International Conference on Advances in Circuits, Electronics and Micro-electronics

www.iariajournals.org

23-28 agosto

Venezia, Italy

SENSORDEVICES 2015, The Sixth International Conference on Sensor Device Technologies and Applications

www.iaria.org/conferences2015/SENSORDEVICES15.html

23-29 agosto

Incheon, South Korea

Advances in Structural Engineering and Mechanics (ASEM15)

http://asem.cti3.com/asem15.htm

24-27 agosto

Miedzyzdroje, Poland

MMAR - Methods and Models in Automation and Robotics

www.mmar.edu.pl

7-11 settembre

Taipei, Taiwan

15th NUSOD Conference

www.nusod.org/2015

10-12 settembre

Lecco, Italy

Congresso GMEE 2015

www.misure2015.polimi.it

10-12 settembre

Lecco, Italy

Congresso GMMT 2015

www.misure2015.polimi.it

15-18 settembre

Las Palmas, Gran Canaria

18th IEEE International Conference on Intelligent Transportation Systems (IEEE ITSC 2015)

www.itsc2015.org

16-18 settembre

Torino, Italy

1st International Forum on Research and Technologies for Society and Industry: Leveraging a better Tomorrow

http://rtsi2015.tr.unipg.it

16-23 settembre

Lviv, Ukraine

Nanomaterials: Applications & Properties’ 2015 (NAP-2015)

www.nap.sumdu.edu.ua/data/NAP-2015/NAP-2015_First_Announcement.pdf

17-19 settembre

Capri, Italy

6th

21-24 settembre

Paris, France

17th International Congress of Metrology (CIM 2015)

www.metrologie2015.com/index-en.html

26-27 settembre

KL City, Malaysia

Third International Conference On Advances in Mechanical, Aeronautical and Production Techniques - MAPT 2015

www.mapt2015.theired.org

29-30 settembre

Roma, Italy

FIRST IEEE INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SYSTEMS ENGINEERING

http://ieeeisse.org

4-8 ottobre

Reston, USA

IEEE Photonics Conference

www.IPC-IEEE.org

22-23 ottobre

Benevento, Italy

1st Workshop on Metrology for Archaeology

www.metroarcheo.com

26-28 ottobre

Tampa, USA

Milcom 2015 -Military Communications Conference

www.magnetmail.net/actions/email_web_version.cfm?recipient_id=300255473& message_id=9641594&user_id=IEEECOMSOC&group_id=708378&jobid=26791288

30 ottobre-3 novembre Kaohsiung, Taiwan

www.piers.org/piers2015Prague

Progress in Electromagnetics Research Symposium (PIERS)

International Symposium on Sensor Science (I3S2015)

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

www.myeos.org/events/capri2015

EOS Topical Meeting on Optical Microsystems (OµS’15)

The International Multi-Conference on Engineering and Technology Innovation 2015 (IMETI2015)

http://www.imeti.org

1-4 novembre

Busan, Korea

IEEE Sensors 2015

http://ieee-sensors2015.org

1-6 novembre

Austin, USA

30th ASPE Annual Meeting

www.aspe.net

2-4 novembre

Tel Aviv, Israel

IEEE COMCAS 2015 The 2015 IEEE International Conference on Microwaves, Communications, Antennas, and Electronic Systems

www.comcas.org

2-5 novembre

Miami, USA

6th

http://sgc2015.ieee-smartgridcomm.org

10-12 novembre

Santa Barbara, USA

Avionics and Vehicle Fiber-Optics and Photonics Conference 2015 (AVFOP)

http://avfop-ieee.org

12-14 novembre

Lisbon, Portugal

7th International Joint Conference on Computational Intelligence IJCCI

www.ijcci.org

IEEE International Conference on Smart Grid Communications (SmartGridComm 2015)

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METROLOGIA GENERALE

Rubrica a cura di Luca Mari (lmari@liuc.it)

Il nuovo SI Parliamone! Parte I

GENERAL METROLOGY The new permanent section of the Journal continues in this issue: our colleague and friend Luca Mari, world-recognized expert in fundamental metrology and member of several International Committees, informs the readers on the new development of the fundamental norms and documents of interest for all metrologists and measurement experts. Do not hesitate to contact him! RIASSUNTO Un’altra Rubrica permanente si è aggiunta alle Rubriche della Rivista a partire da questo numero. Il collega e amico Luca Mari, internazionalmente riconosciuto quale esperto di metrologia fondamentale e membro di numerosi tavoli di lavoro per la redazione di Norme, informa i lettori sui più recenti temi d’interesse e sugli sviluppi delle più recenti Norme e Documenti. Scrivete a Luca per commentare i suoi articoli e per proporre ulteriori temi di discussione! Cari Lettori di Tutto Misure! Il Sistema Internazionale di unità – in breve, e anche in lingua inglese, “SI” – ha un ruolo strategico per la metrologia, essendo il suo punto di contatto più esplicito e diretto con la fisica (e la chimica, attraverso la mole, e la fotometria, attraverso la candela). Attraverso le equivalenze insegnate alle scuole primarie (a quanti cm2 corrispondono 3 m2?), la differenza tra grandezze e unità di misura (a partire dalla considerazione che le leggi della fisica sono indipendenti dalle unità), e forse qualche cenno di analisi dimensionale (perché se X è una lunghezza l’equazione X+X2 è errata?), l’esistenza del SI potrebbe essere l’unica conoscenza di metrologia almeno un poco diffusa socialmente. Se le potessimo sensatamente personificare, ne concluderemmo che le unità di misura hanno il compito di mantenere una relazione tra “la teoria” e “la pratica”, e quindi, meno genericamente, tra matematica e sperimentazione. È infatti solo attraverso le unità di misura che i valori numerici nelle

equazioni che descrivono leggi fisiche mantengono un significato empirico, che poi passano anche all’uso quotidiano delle unità stesse, nelle transazioni commerciali e altro. Il ruolo del SI è dunque delicato: non tutto è teoria, e la misurazione è un processo sperimentale [VIM 2.1], e in questo è diversa dal calcolo. In un’epoca di “diluvio informazionale” (consiglio al proposito l’interessante, anche se un po’ confuso, [Gleick]), in cui si tende a ridurre la distinzione tra simulazione ed entità simulata, il ruolo della metrologia, “scienza della misurazione e delle sue applicazioni” [VIM 2.2], è critico e in questo si fonda appunto anche sul SI. La presentazione ufficiale del SI è pubblica e liberamente accessibile via web [Brochure SI], ed è un documento con apprezzabili esplicite finalità di comunicazione, a partire dal titolo con cui viene anche quasi formalmente proposto, la “Brochure SI”: è un buon riferimento. Da qualche anno è allo studio una revisione strutturale del SI, politicamente in carico alla Conferenza Generale dei Pesi e delle Misure (CGPM) e sviluppata operativamente dal Comitato Internazionale dei Pesi e delle Misure (CIPM). Presentata inizialmente solo

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come una “possibile ridefinizione di alcune unità” [CGPM 2007], è quindi stata riconosciuta come una “possibile futura revisione del SI” [CGPM 2011], e più recentemente come la “futura revisione del SI” [CGPM 2014], in cui i titoli non nascondono il progressivo impegno assunto. Il fatto che il Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) stesso presenti questo come il “nuovo SI” [nuovo SI BIPM] mostra il grado d’importanza attribuito a questa “revisione”, che, in accordo agli auspici dichiarati, dovrebbe essere adottata dalla prossima Conferenza Generale dei Pesi e delle Misure, prevista nel 2018. Non presenterò qui in dettaglio le ragioni di questo relativamente lungo periodo di sviluppo, ma è interessante leggere, nemmeno tanto tra le righe, le ragioni specificate dalla recente CGPM per la non adozione nel 2014 del nuovo SI. Ci sono, certamente, motivi di carattere tecnico (“i dati non appaiono ancora sufficientemente robusti perché si adotti il SI revisionato in questa 25a conferenza”), ma insieme a questi la CGPM ha sollecitato tutti i soggetti in qualche modo sotto la sua supervisione (“il Comitato Consultivo per le Unità (CCU), il CIPM, il BIPM, gli Istituti Metrologici Nazionali, e tutti i Comitati Consultivi”) ad adoperarsi in una “campagna di sensibilizzazione rivolta alle diverse comunità di utenti e al pubblico generale” e per far sì che la nuova edizione della Brochure SI “presenti il SI revisionato in modo che possa essere compreso dai diversi possibili lettori senza comprometterne il rigore scientifico”. Questa attenzione a un contesto sociale allargato è davvero apprezzabile, e trova realizzazione concreta per esempio nel fatto che il sito web del BIPM ospita un’intera sezione dedicata al nuovo SI, con tanto di logo del SI rinnovato per l’occasione, e un’ampia

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pagina di Frequently Asked Questions [nuovo SI BIPM], e perfino wikipedia contiene già una pagina sul tema [nuovo SI wikipedia]. A sua volta, la rivista Tutto_Misure ha già contribuito a questa opera d’informazione, ospitando in particolare due articoli nel numero 3 del 2010: “Il riassetto del Sistema Internazionale di Unità”, di Walter Bich, e “Cambiare tutto affinché niente cambi - Nel Sistema Internazionale di Unità come nella Sicilia del Gattopardo”, di Sergio Sartori. Il primo articolo propone una chiara sintesi della situazione del SI, anche in termini storici, e delle prospettive offerte dal nuovo SI, presentandolo come “una modifica epocale, di gran lunga la più importante dalla nascita non solo del SI, ma dall’introduzione del sistema metrico decimale” e commentando, a proposito dei tempi di attuazione di tale cambiamento, che “questi sono legati al superamento di una serie di resistenze particolaristiche che si stanno dimostrando più forti del previsto”. Il secondo articolo pare innestarsi su quest’ultima annotazione e, con lo stile diretto e talvolta ironico che i lettori di Tutto_Misure hanno visto tante volte in azione nel fondatore di questa rivista, discute a sua volta dei meriti ma anche dei problemi del nuovo SI, presentati come non poi così “particolaristici”: “è solo molto più complesso, più difficile da spiegare e da comprendere”, e produrrà “una sorta di neocolonialismo metrologico, conseguenza del neocolonialismo scientifico e tecnologico” (i due autori hanno dialogato nuovamente nel 2012, questa volta a partire da un articolo di Sartori a cui Bich ha risposto; il punto di vista di Sergio Sartori è stato poi meglio sviluppato in [Sartori 2014], purtroppo pubblicato postumo). Quanto è radicale, e quanto radicalmente inconciliabile, questa diversità di opinioni a proposito del nuovo SI? E possiamo supporre che la citata “campagna di sensibilizzazione” raccomandata dalla CGPM abbia anche (se non principalmente) lo scopo di ridurre questa diversità (di cui i lettori più interessati possono trovare altre tracce nella recente letteratura scientifica, con alcuni articoli critici elencati per esempio nella già citata pagina di

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METROLOGIA GENERALE

wikipedia [nuovo SI wikipedia])? È decisamente apprezzabile che sul sito del BIPM sia stata resa disponibile una bozza (datata 16 dicembre 2013) dei primi tre capitoli della prospettata nuova versione della Brochure SI [nuova Brochure SI], da cui ci si può dunque formare un’idea “di prima mano” della situazione. Tale bozza è presentata al pubblico con un invito chiaro: “allo scopo d’incoraggiare la comunicazione, l’informazione e il dibattito sulla futura revisione del SI, si dà accesso a questo documento chiave, attualmente in bozza e che sarà aggiornato nei prossimi anni”. Offro qui una brevissima sintesi dei contenuti che mi sembrano più rilevanti di questa bozza, riservando a un secondo articolo un’analisi solo un poco più approfondita. Mi pare appropriato notare prima di tutto che ciò che la revisione del SI propone è un cambiamento soprattutto di tipo strutturale, e non legato alla fisica delle grandezze in considerazione. E infatti, se finora “il SI è stato definito attraverso espressioni che definiscono esplicitamente sette unità di base”, la nuova versione prevede che “le unità SI sono definite attraverso espressioni che specificano esplicitamente i valori numerici esatti di ognuna di sette costanti di riferimento quando questi sono in unità SI” (nell’originale inglese, “the SI units are defined by a set of statements that explicitly specify the exact numerical values for each of seven reference constants when they are expressed in SI units”). Prendiamo il caso dell’unità di tempo, in cui la fisica sottostante non cambia, così che le differenze tra attuale e nuovo SI sono appunto solo strutturali. Oggi il secondo è definito come la durata di un certo numero di periodi di una certa radiazione. Nella nuova versione occorrono due passaggi: uno, si fissa il valore numerico della grandezza in considerazione, cioè del periodo di quella certa radiazione; due, si definisce il secondo come la durata che si ottiene quando la grandezza in considerazione ha proprio quel valore numerico in secondi. Dato che ciò non è esattamente ovvio (e dato che – ricordando la sollecita-

zione della CGPM – vorremmo essere tra coloro che capiscono...) ripartiamo dai testi originali. La definizione attuale: “the second is the duration of 9 192 631 770 periods of the radiation corresponding to the transition between the two hyperfine levels of the ground state of the caesium 133 atom”. La nuova definizione, uno: “the unperturbed ground state hyperfine splitting frequency of the caesium 133 atom is exactly 9 192 631 770 hertz”, e due: “the second, symbol s, is the SI unit of time; its magnitude is set by fixing the numerical value of the unperturbed ground state hyperfine splitting frequency of the caesium 133 atom to be exactly 9 192 631 770 when it is expressed in the SI unit s–1, which for periodic phenomena is equal to Hz”. Proviamo a parafrasare mantenendo solo la struttura. La definizione attuale: il secondo è la durata di k periodi di z. La nuova definizione, uno: il periodo di z è k–1 s, e due: il secondo è la durata che si ottiene fissando k–1 come valore numerico in secondi del periodo di z. In questa “versione strutturale” ho semplificato, tralasciando i dettagli non necessari, e ho mantenuto il riferimento al periodo invece che passare alla frequenza, che tanto del periodo è solo l’inverso (una volta fissata l’unità di tempo...). A dispetto di quello che parrebbe, le citate FAQ sul sito del BIPM ci assicurano che questa definizione non è circolare: “Una definizione circolare fa uso dei risultati della definizione nel formulare la definizione stessa. Nelle definizioni delle unità di base del nuovo SI si specifica il valore numerico di ogni costante di riferimento scelta per definire l’unità corrispondente, ma ciò non fa uso del risultato per formulare la definizione”. Ancora non molto chiaro? Ne riparleremo, dunque... Per esigenze di spazio, la Bibliografia di riferimento per questo numero della Rubrica verrà inserita in calce alla prossima Rubrica (T_M no. 3/2015) che di questa è continuazione.

I SERIALI LA MISURA DEL SOFTWARE

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GUFPI-ISMA Luigi Buglione

Quanto è grande un requisito? Parte II – Requisiti funzionali - I metodi FSM

WHICH IS THE SIZE OF A REQUIREMENT? PART II – FUNCTIONAL REQUIREMENTS - FSM METHODS Quantifying FURs (Functional User Requirements) is the first step to get a better estimate of effort and cost for a project. In the last issue we presented the IFPUG (International Function Point Users Group) FPA method, the one evolving the original technique by Albrecht. In this issue we shall discuss the other FSM (Functional Size Measurement) standard methods approved by ISO, presenting their main characteristics and commonalities. RIASSUNTO La quantificazione dei FUR (Functional User Requirements) rappresenta il primo passo per stimare sempre meglio l’impegno e i costi di un’attività progettuale. Nello scorso numero abbiamo parlato del metodo IFPUG (International Function Point User Group) FPA, ripresa ed evoluzione della tecnica originaria di Albrecht. In questo numero illustreremo gli altri metodi FSM (Functional Size Measurement) standard, approvati dall’ISO, presentandone le caratteristiche principali e i punti in comune. INTRODUZIONE

Nello scorso numero abbiamo parlato di come poter quantificare i FUR (Functional User Requirements) [1], attraverso una delle tecniche maggiormente conosciute e usate nel settore ICT, la FPA (Function Point Analysis). La tecnica, presentata da Allan Albrecht nel 1979 [4] e con modifiche nel 1984 [5], successivamente ereditata e gestita dall’IFPUG (International Function Point Users Group – www.ifpug.org) è praticamente la stessa metodologia applicata oggi, con lievi modifiche e aggiustamenti, ma sempre mantenendo la stessa struttura, principi e sistemi di pesatura. Come illustrato, gli elementi considerati per valutare una soluzione software sono essenzialmente dati e processi. Nella IFPUG FPA i dati possono essere interni (ILF – Internal Logical File), ovverosia gestiti internamente al confine applicativo del sistema in esame, oppure esterni (EIF – External Interface File), ovverosia gestiti da un altro sistema con cui s’interfaccia quello in

corso di analisi. Per i processi, invece abbiamo elencato gli EI (External Input), per l’inserimento di dati in un sistema, tipicamente per registrare informazioni, gli EQ (External inQuiry), per effettuare interrogazioni “semplici” a basi dati senza ulteriori elaborazioni, ed EO (External Output), per effettuare infine presentazioni dati con elaborazioni (da intendersi sia come calcoli aritmetici sia come altre forme di trattamento logico, es: una trim su stringhe per calcolo del codice fiscale o trasformazioni di un dato tabellare in grafico). Nel corso degli anni l’applicazione del metodo IFPUG ha dato luogo a una serie di varianti, alcune delle quali riconosciute anche quali standard “de jure” dall’ISO, l’associazione mondiale degli standard, alla luce di una compliance a principi comuni definiti dalla famiglia di standard ISO/IEC 14143. Tali varianti, riportate in Fig. 1, sono attualmente quattro (Mark-II, NESMA, FISMA, COSMIC). Ogni metodo definisce la propria specifica fsu (functional sizing unit) che – a prescindere dalla tecnica adottata –

risiede nel valorizzare gli aspetti “visibili” di un’entità d’interesse, le funzionalità, in questo modo più facilmente individuabili da ambedue le parti contrattuali. Come già riportato, il “limite” intrinseco di ogni misura, e quindi anche per le fsu, rimane quello di poter misurare “solo” un aspetto di un’entità d’interesse (“one size doesn’t fit all”). Sebbene il principale limite spesso riscontrabile nell’applicazione della FPA risieda nel considerare il FP quale “unità dimensionale di progetto” e non correttamente di prodotto, e solo per la parte funzionale, sicuramente il conoscere e padroneggiare tali tecniche rappresenta un valido strumento (sebbene non l’unico) per una migliore approssimazione e definizione della “quantità” di lavoro da gestire. Nel seguito dell’articolo proveremo a riepilogare brevemente origine, motivazioni e caratteristiche per un confronto degli attuali metodi FSM. MARK-II: LA VARIANTE INGLESE

Nella seconda metà degli anni ’80, Charles Symons sviluppò in Inghilterra una variante denominata “Mark-II” nella quale, partendo dal metodo di Albrecht, considerava i tipici elementi di un processo (input, elaborazione, output) da valutare per ciascuna delle transazioni richieste da un requisito utente. Il numero di DET (Data Element Type) relativo alle tre viste andava poi moltiplicato per un peso prestabilito, e la somma dei tre valori pesati per ogni transazione restituiva il FPI (Function Point Index). Diversamente da IFPUG,

GUFPI-ISMA - Gruppo Utenti Function Point Italia Italian Software Metrics Association luigi.buglione@gufpi-isma.org

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Figura 1 – Metodi FSM: cronigramma

Mark-II aveva un proprio fattore di aggiustamento, il TCA (Technical Complexity Adjustment) factor, con 20 (non 14) elementi, ampliando pertanto la presenza di elementi non-funzionali. Negli anni ’90 il metodo è stato preso in carico dall’associazione Inglese (UKSMA - UK Software Metrics Association – www.uksma.co.uk) e i principi del metodo sono confluiti nella v2.0+ del metodo COSMIC, in cui uno dei due fondatori è per l’appunto Symons, con Alain Abran (Univ. Montréal, Canada). NESMA: Il METODO OLANDESE

La variante Olandese proposta dalla Netherlands Software Measurement Association (NESMA – www.nesma.org) all’inizio degli anni ’90 invece è alquanto allineata con il metodo originale IFPUG, stesse BFC (Base Functional Component) e relativi pesi, così come il VAF, aggiungendo informazioni su produttività, conteggi “early” (i c.d. “indicative/estimated FP count”) e linee guida di conteggio direttamente nel manuale di conteggio e non in documenti separati. Pertanto, con lievi differenze applicative, il numero di NESMA FP è molto vicino a quello d’iFPUG FP. La comunità Olandese ha invece investito maggiori energie nel raffinare una guida separata relativa agli aspetti di manutenzione (enhancement), ripresa e referenziata anche nelle versioni 4.x del manuale IFPUG. FISMA: il METODO FINLANDESE

Il metodo Finlandese, gestito dal FISMA (Finnish Software Measurement Association – www.fisma.fi) invece si discosta in termini d’approccio considerando un maggior numero di BFC (7), con 28 casistiche di dettaglio, di cui alcune relative a c.d. “servizi”. Il numero alto di BFC e di componenti si spiega con un dettaglio spinto nella descrizione di quanto – in una logica di pro-

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cesso – è stato invece riassunto in “input-processing-output” dagli altri metodi. Altro aspetto interessante è la previsione con anticipo di casistiche fortemente legate al tema dei device mobili (ricordando ad esempio l’origine di compagnie quali Nokia). Anche in questo caso il metodo FISMA, che genera dei FFP (FISMA FP), adotta un sistema di pesatura con una formula specifica per ognuna delle 7 BFC.

to di sicuro interesse è comprendere le relazioni numeriche, pertanto le conversioni, tra sizing unit diverse. Esistono diversi studi che in particolare comparano il metodo IFPUG a quello COSMIC (ad esempio [13], i due metodi verso i quali il mercato pone una maggiore attenzione, ma rimandiamo a due casi di studio che – effettuando conteggi di esempio confrontati – possono permettere di apprezzare altresì le caratteristiche di ciascun metodo redatti da Fetcke [11] COSMIC: e da Bundshuh e Dekkers [12]. QueDALLE ESTENSIONI REAL/TIME st’ultimo propone un caso valutato e A METODO AUTONOMO misurato usando tutti e cinque i metodi FSM nelle loro versioni “unadjuUltimo in ordine di “ingresso” in questa sted” per un confronto omogeneo. lista il metodo COSMIC, nato nella seconda metà degli anni ’90 inizialmente come estensione della IFPUG METODI FSM: UN RIEPILOGO FPA, aggiungendo a essa componenti legate a progetti tipicamente real/time Con la tabella a pagina seguente rie(RT), ritenuti non sufficientemente “co- piloghiamo brevemente quanto diperti” dalla tecnica IFPUG, e successi- scusso in questo numero. vamente divenuto invece un metodo Nei prossimi numeri della Rivista proautonomo prima con il titolo di “Full seguiremo l’analisi parlando dell’altro Function Point” (FFP) e poi di COSMIC lato della medaglia, ovverosia dei FPA. Da quel momento, il cambio prin- requisiti non-funzionali (NFR) e della cipale è stato di non applicare, come difficoltà nel tempo a poterli misurare per gli altri metodi FSM, un sistema di in modo “standard”. pesi per le singole BFC ma – per esse- “Price is what you pay. Value is what re sempre più allineato con regole e you get” (Warren Buffett) principi di metrologia – di considerare solo i “data movement”, i flussi appartenenti a un dato sistema. Riprendendo RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI da una logica di processo i movimentibase e diversamente dagli altri metodi 1. Buglione L., Quanto è grande un requisiFSM, COSMIC FPA non misura diretta- to? Parte 1: Requisiti Funzionali, Tutto Misure, mente la componente dati, né determi- #02/2015, URL: http://goo.gl/MsFZsl 2. Buglione L., Ebert C., Estimation, Encyclona complessità per i processi elemen- pedia of Software Engineering, Taylor & tari (numero di DET, numero di FTR). Francis Publisher, June 2012, ISBN: 978-1COSMIC considera invece quattro 4200-5977-9 “data movement”: Entry (E), eXit (X), 3. BIPM, VIM – International Vocabulary of Metrology – Basic and General Concepts Read (R) e Write (W). Il numero totale and Associated Terms, 3rd Ed., 2008 (rev. di CFP (COSMIC FP) per un dato requi- 2012), Bureau International des Poids et sito sarà pertanto uguale alla somma Mesures, URL: http://goo.gl/ZN3Tbf 4. Albrecht A., Measuring Application Devedei “data movement” evidenziati. CONFRONTARE METODI FSM: ALCUNI ESEMPI

Essendo tutti i metodi tesi a misurare gli stessi aspetti, ovverosia la dimensione funzionale di un prodotto software (cfr. Analisi EAM [2]), un aspet-

lopment Productivity, Proceedings of the IBM Applications Development Symp., Monterey, CA (USA), Oct. 14-17, 1979, URL: http://goo.gl/wu7UFT 5. Albrecht A. & Gaffney J.E., Software Functions, Source Lines of Code, and Development Effort Prediction: A Software Science Validation, IEEE Transactions on Software Engineering, Vol. 9, no. 6, Nov. 1983, URL: http://goo.gl/dBZ90U 6. ISO/IEC 20926:2009, Software and

N. 02ƒ ;2015 systems engineering – Software measurement – IFPUG functional size measurement method 2009 7. ISO/IEC 20968:2002, Software engineering – Mk II Function Point Analysis – Counting Practices Manual 8. ISO/IEC 24570:2005 (R2012), Software engineering – NESMA functional size measurement method version 2.1 – Definitions and counting guidelines for the application of Function Point Analysis 9. ISO/IEC 29881:2010, Information technology – Systems and software engineering – FiSMA 1.1 functional size measurement method 10. ISO/IEC 19761:2011, Software engineering – COSMIC: a functional size measurement method

11. Fetcke T., The Warehouse Software Portfolio. A Case Study in Functional Size Measurement, Report n. 1999-20, 1999, URL: http://goo.gl/Mtb244 12. Bundshuh M., Dekkers C., The IT Measurement Compendium: Estimating and Benchmarking Success with Functional Size Measurement, Springer, 2008, URL: http://goo.gl/GG81dm 13. Cuadrado-Gallego J.J., Buglione L., Dominguez-Alda M.J., Fernandez de Sevilla M., Gutierrez de Mesa A., Demirors O., An experimental study on the conversion between IFPUG and COSMIC functional size measurement units, Information and Software Technology, Vol. 52, No. 3, March 2010, pp. 347-357, URL: http://goo.gl/mMIw9a

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I SERIALI LA MISURA DEL SOFTWARE

Luigi Buglione è il Presidente di GUFPI-ISMA (Gruppo Utenti Function Point Italia - Italian Software Metrics Association) e Direttore IFPUG Conference & Education. Attualmente lavora in qualità di Process Improvement and Measurement Specialist presso Engineering Ingegneria Informatica spa. È Associate Professor presso l’École de Technologie Supérieure (ETS) di Montréal. Per ulteriori info: www.gufpi-isma.org

Tabella 1 – Metodo FSM: un riepilogo URL

Ultima versione

BFC

Pesi

Standard ISO

Certificazioni

IFPUG

www.ifpug.org

4.3.1 (2010)

20926:2009 [6]

CFPS/CFPP

UKSMA

www.uksma.co.uk

1.3.1 (1998)

20968:2002 [7]

–

NESMA

www.nesma.org

2.1 (2004)

24570:2005 (R2012) [8]

CFPA

FISMA

www.fisma.fi

1.1 (2010)

29881:2010 [9]

–

COSMIC

www.cosmicon.com

4.0 (2014)

19761:2011 [10]

CCFL

NEWS

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Gestore

ISPEZIONE 3D PER QUALSIASI TARGET Keyence Italia ha rilasciato un innovativo sistema di ispezione 3D che, grazie alle sue caratteristiche uniche nel settore, rende possibili ispezioni dettagliate per qualunque tipo di applicazione, anche in quelle più complicate, impossibili da ispezionare accuratamente con l’elaborazione tradizionale delle immagini. La Serie LJ-V, infatti, offre un rilevamento stabile di vari pezzi con l’acquisizione ad altissima velocità di 64.000 profili al secondo. Con l’elaborazione di questi dati dei profili resa possibile dalla Serie CV-X, ogni pezzo può essere sottoposto all’elaborazione delle immagini 3D. Una combinazione vincente Lo scanner laser di profili LJ-V, combinato con il sistema di ispezione di immagini CV-X, rende possibile il rilevamento di

altezza, larghezza, posizione, sezione or togonale e volume di qualunque tipo di target e consentono l’ispezioni di caratteri su materiali difficili come ad esempio la gomma nera. Questo tipo di ispezioni risultavano altamente complicate con i sistemi tradizionali quali telecamere matriciali e telecamere a scansione lineare, facendo aumentare tempi e costi della produzione e del controllo qualità a causa delle troppe variabili che non permettevano una corretta ispezione del target selezionato. La tecnologia 3D introdotta da Keyence è in grado di rendere queste variabili ininfluenti ai fini dell’ispezione, che verrà effettuata ad altissima velocità e in modo dettagliato. Il 3D rende possibile l’impossibile È proprio la tecnologia 3D introdotta da Keyence a consentire misurazioni che non sarebbero possibili con le telecamere tradizionali; è il caso, ad esempio, dell’ispezione della forma della saldatura, che senza il sistema di misurazione 3D Keyence risultava estremamente complicata a causa delle condizioni superficiali dei pezzi. Con le telecamere tradizionali era inoltre impossibile ottenere un riconoscimento stabile dei caratteri su componenti stampati poiché lo sfondo cambia e le superfici dei bordi stampati non sono chiari, ma utilizzando le informazioni sull’altezza 3D, è

possibile distinguere chiaramente lo sfondo dai caratteri. Anche l’individuazione di ammaccature su uno stampo di plastica non crea problemi al sistema di misurazione 3D Keyence, poiché riesce a eseguire una scansione accurata nonostante le ombreggiature prodotte da superfici cur ve o complesse, che rendono invece inefficaci le telecamere tradizionali. Misurazioni stabili, veloci e semplici Il sistema di elaborazione delle immagini in linea tramite ispezione 3D Keyence è semplice da utilizzare e consente di misurare dimensioni quali le altezze minime/ massime, le aree convesse/concave e i volumi sulla base dei dati 3D. La misurazione flessibile è assicurata, in quanto è possibile specificare qualsiasi piano entro lo schermo come “piano zero”, avendo così la garanzia di misurazioni stabili e veloci anche se i pezzi cambiano orientamento. Per ulteriori informazioni: www.keyence.it

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SPAZIO ASSOCIAZIONI UNIVERSITARIE MISURISTI

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Rubrica a cura di Franco Docchio, Alfredo Cigada, Gabriele Bitelli e Stefano Agosteo

Dalle Associazioni Universitarie di Misuristi Notizie da GMEE e GMMT

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: GRUPPO MISURE ELETTRICHE ED ELETTRONICHE

Consiglio Direttivo dell’Associazione GMEE Il Consiglio Direttivo del GMEE si è riunito in data 6.12.2015 presso il Dipartimento di Elettronica dell’Università di Roma “La Sapienza". Di seguito riportiamo un riassunto dei lavori. In apertura il Presidente Dario Petri ha comunicato che i colleghi Giuseppe Zingales ed Elio Bava sono recentemente mancati. È seguita una breve pausa di silenzio in memoria dei colleghi mancati. Altre comunicazioni: (i) Le votazioni per il rinnovo delle cariche (Chair, Vice-chair, Secretary) del Chapter IEEE I&M della Italy Section si sono concluse il 15 aprile. (ii) È stato pubblicato il libro di Sergio Sartori “Storia delle misure nella società dal 1875”, a cura dei colleghi Docchio, Gasparetto, Mari; (iii) A seguito del pensionamento di Umberto Pogliano, Luca Callegaro è il nuovo rappresentante di sede dell’Unità I.N.Ri.M.; (iv) Gaetano Pasini è il nuovo rappresentante per l’Unità GMEE di

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dotti della VQR. È stato pubblicato sul quotidiano La Repubblica un interessante articolo: www. repubblica.it/scuola/2015/ 04/17/news/basta_ ricercatori_precari_e_largo_ai_ giovani_in_cattedra_il_jobs_act _ d e l l _ u n i v e r s i t a _ -112148640/?ref=HREC1-8

Situazione Soci GMEE Petri ha aggiornato il Consiglio sulla situazione soci alla data odierna. Risultano 162 soci, di cui 58 soci juniores e 90 soci ordinari di diritto, 5 soci ordinari e 9 soci onorari. Il numeBologna, (v) Franco Ferraris ha ro dei soci è purtroppo in calo, segnainformato che il Dottorato in Metrolo- tamente con rispetto ai Soci Juniores, gia riparte con l‘organizzazione affi- anche come conseguenza della chiudata all’I.N.Ri.M. sura di alcuni Corsi di Dottorato di pertinenza con le Misure. Situazione nazionale alla luce delle iniziative ministeriali, ANVUR e Costituzione di nuove unità CUN: È pervenuta la richiesta di costituire Petri informa che sono stati eletti una nuova Unità GMEE presso l’Unicome i rappresentanti al CUN per versità Parthenope di Napoli. La l’area 9 i seguenti colleghi: Anto- richiesta è stata firmata dai tre soci nio Vicino dell’Università di Siena, Vadursi, Scarpato e Santoro. Il Annalisa Fregolent dell’Universi- Consiglio ha approvato all’unanimità tà di Roma “La Sapienza", Stefano la costituzione. Acierno dell’Università del Sannio; per interagire in maniera più efficace Rendiconto consuntivo 2014 con i rappresentanti al CUN i SSD Petri ha illustrato il rendiconto consundell’area 9 si sono organizzati con tivo del 2014, che è stato approvato un rappresentante per ciascuno degli all’unanimità. 8 macro settori; il rappresentante del macro settore 09/E “Ingegneria Elet- Stato delle iniziative trica, Elettronica e Misure” è Fabio Massimo Lazzaroni ha informato Villone, ssd ING-IND/31, dell’Uni- sulle iniziative pubblicate sul sito delversità di Cassino; la durata del man- l’Associazione e in particolare evidato è di un anno e sarà successiva- denzia lo stato del sito web per la Riumente sostituito da Andrea Lacai- nione Annuale, ta, ssd ING-INF/01, del Politecnico www.misure2015.polimi.it di Milano. È intervenuto Giovanni Betta evidenziando che l’ANVUR è in fase di ristrutturazione e tutto ciò rinvia le attività di valutazione (VQR). È pronto un bando per aspiranti GEV per la valutazione dei pro- franco.docchio@unibs.it

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N. 02ƒ ;2015 Rendiconto previsionale 2015 Petri ha illustrato il rendiconto previsionale per il 2015, che è stato approvato all’unanimità. Riunione annuale 2015 Roberto Ottoboni ha illustrato l’organizzazione della riunione annuale dell’Associazione che si terrà a Lecco nei giorni 10-12 settembre, organizzata congiuntamente con i colleghi del GMMT del Politecnico di Milano. Scuola di dottorato “Italo Gorini” 2015 Bruno Andò ha illustrato il programma dell’edizione 2015 della Scuola Gorini, che si terrà a Catania, anche in collaborazione con il colleghi del GMMT in qualità di relatori. Il sito sarà in lingua inglese.

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Petri ha riferito che è pervenuta una sola domanda per il premio di dottorato Carlo Offelli. La Commissione, composta come previsto dal regolamento, ha iniziato le operazioni di valutazione. Ha informato anche che sono pervenute due domande per le borse di ricerca all’estero. Sentiti il Segretario e il Past President, il Presidente ha nominato come membri della commissione di valutazione i soci Leopoldo Angrisani, Mario Savino e Giovanna Sansoni. Franco Docchio, in collegamento remoto, ha illustrato al Consiglio lo stato di avanzamento della rivista T_M, con particolare riferimento alla nuova versione on-line della rivista e al restyling grafico ed editoriale di T_MNews. Ha fornito dati statistici sull’accessibilità della versione on-line e i dati di bilancio, e ha ricordato che il numero 2/2015 della rivista sarà l’ultimo inviato in formato cartaceo ai soci del GMEE. Il Consiglio ha approvato il piano editoriale e ha ringraziato Docchio per l’impegno profuso e i risultati ottenuti.

SPAZIO ASSOCIAZIONI UNIVERSITARIE MISURISTI

dei corsi) da tradurre in italiano. Occorrerà valorizzare economicamente questa attività. Inoltre, DeltaMu sta preparando un’indagine di mercato per capire che spazi ci sono in Italia per un’attività simile a quella svolta in Francia. I risultati dell’indagine saranno determinanti per capire se la collaborazione potrà partire o no. GMMT

I nuovi Professori Associati in Misure meccaniche e Termiche Pubblichiamo qui un breve curriculum dei nuovi Professori Associati nel Settore Scientifico Disciplinare ING-IND/12 (Misure Meccaniche e Termiche), ai quali, a nome della Rivista, porgiamo nel nostre felicitazioni e i migliori auguri di buon lavoro. Prof. Federico Patanè - UNICUSANO Laureato in Ingegneria Meccanica nel 2000 e PhD in Misure Meccaniche per l’Ingegneria nel 2004, ha svolto fino al 2014 attività di didattica e di ricerca prevalentemente presso l’Università di Roma “La Sapienza”. Attualmente è Professore Associato presso l’Università degli studi Niccolò Cusano, sede di Roma, dove è responsabile del laboratorio di Misure Meccaniche, e Microelettronica (M3-Lab). Il settore di ricerca principale riguarda la misura e il tracciamento del movimento umano, e lo sviluppo di dispositivi robotici per diagnostica e terapia in ambito neuro-riabilitativo. In particolare, dal 2013 si occupa di gestire la Technical Quality Assurance tra i laboratori di Analisi del Movimento dei partner afferenti al progetto quadriennale Europeo MD-PAEDIGREE. (www.md-paedigree.eu)

Giornata della Misurazione 2015 Mario Savino ha illustrato l’organizzazione della Giornata della Misurazione, che si terrà nei giorni 22-23 giugno a Roma III, come di consuetudine. Il sito internet della pagina riguardante la Giornata della Misurazione e con- Prof. Stefano Manzoni – POLITECNICO DI MILANO Stefano Manzoni, nato nel 1977, tenente il riassunto delle relazioni è il seguente: ha conseguito il titolo di dottorato www.affidabilita.eu/tuttomisure/ europeo presso il Politecnico di articolo.aspx?idArt=1338 Progetto RIDITT Pasquale Daponte ha illustrato lo stato di avanzamento delle attività del progetto RIDITT. Varie ed eventuali Petri ha informato il Consiglio che, a fine marzo, la Società francese Delta Mu ha trovato un finanziamento con rimborso a 24 mesi, per costituire la srl in Italia con il GMEE (con l’accordo che DeltaMu finanzi il progetto economicamente, mentre il GMEE fornisca lavoro intellettuale). A breve la Società francese dovrebbe fornire dati quantitativi sui testi in francese (pagine del software OptiMu e slide

Milano nel 2006 in Ingegneria dei sistemi meccanici. È stato ricercatore presso il Politecnico di Milano per il settore scientifico disciplinare Misure Meccaniche e Termiche ING-IND/12 dal dicembre 2008 al novembre 2014, momento in cui ha preso servizio in qualità di Professore Associato nel medesimo ateneo. I principali interessi di ricerca sono il controllo delle vibrazioni con smart materials, l’interazione uomo struttura e il monitoraggio strutturale.

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N. 02ƒ ; 2015

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SPAZIO ASSOCIAZIONI UNIVERSITARIE MISURISTI

Prof. Milena Martarelli - UNIeCAMPUS Si occupa di sviluppo e applicazione di tecniche di misura senza contatto per la diagnostica industriale, vibroacustica, caratterizzazione sperimentale di flussi fluidi e determinazione di proprietà ottiche, quali la riflettanza e la trasmittanza dei materiali da costruzione. Ha ottenuto il PhD all’Imperial College di Londra dove ha progettato e realizzato una procedura sperimentale per misurare la risposta strutturale di oggetti vibranti con alta densità spaziale e tramite tecniche innovative di vibrometria laser a scansione continua. Prof. Emanuele Zappa – POLITECNICO DI MILANO Dottorato di Ricerca in Meccanica Applicata nel 2002, dal 2001 fa parte della Giunta del Dipartimento di Meccanica del Politecnico di Milano. La principale attività scientifica riguarda le misure basate su immagini: i principali contributi riguardano lo sviluppo di nuove tecniche di misura e le applicazioni in ambito dinamico e ambienti ostili. I nuovi approcci trovano impiego in una grande varietà di applicazioni: dall’analisi strutturale dinamica, all’inseguimento e misura del movimento delle pale di elicottero, alla biometria facciale, all’interazione uomo struttura, alla scansione 3D e alla caratterizzazione dei materiali. Prof Roberto Montanini – Università degli Studi di Messina Laureatosi in Ingegneria Meccanica presso l’Università “La Sapienza” di Roma, si è successivamente specializzato al Politecnico di Torino dove ha conseguito il Dottorato di Ricerca. Nel 1999 ha vinto il concorso di ricercatore bandito dall’Università degli Studi di Messina nel settore scientifico disciplinare ING-IND/12 (Misure meccaniche e termiche). Ha coordinato l’istituzione di tre Master universitari di II livello nell’ambito delle energie rinnovabili e del risparmio energetico ed è membro del Collegio dei Docenti del Dottorato di Ricerca in Ingegneria e Chimica dei Materiali e delle Costruzioni. Nel biennio 2013-14 è stato eletto nel Senato Accademico dell’Università degli Studi di Messina in rappresentanza delle Aree 08 (Ingegneria Civile e Architettura) e 09 (Ingegneria Industriale e dell’Informazione). È responsabile del laboratorio di Misure Meccaniche e Termiche dell’Università di Messina. Ha partecipato, in qualità di responsabile scientifico o componente, a diversi progetti di ricerca ammessi al finanziamento a valere su fondi a carattere nazionale e internazionale. I suoi principali interessi di ricerca riguardano il monitoraggio e la diagnostica strutturale, la termografia a infrarossi, i controlli non distruttivi e le misure vibro-acustiche.

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METROLOGIA LEGALE E FORENSE

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A cura dell’Avv. Veronica Scotti (veronica.scotti@gmail.com)

www.avvocatoscotti.com

Il difetto presunto dei prodotti e la Direttiva 85/374/CEE

LEGAL AND FORENSIC METROLOGY This section intends to discuss the great changes on Legal Metrology after the application of the Dlgs 22/2007, the socalled 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 Dlgs 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 DIRETTIVA 85/374/CEE In ambito europeo è stata introdotta, mediante la direttiva 85/374/CEE1, la c.d. responsabilità oggettiva del fabbricante di un prodotto qualora da un difetto riscontrato sul medesimo derivi, quale conseguenza diretta e immediata, un danno a una persona fisica (morte o lesioni) oppure a una cosa (danno o distruzione di una cosa normalmente utilizzata a scopi privati). Tale disposizione comunitaria prevedeva che, ai fini del risarcimento, il soggetto danneggiato dovesse fornire prova: – del danno; – del difetto del prodotto; – del nesso causale tra difetto e danno. Nell’ipotesi in cui il danneggiato fosse in grado di dare dimostrazione della sussistenza di tutti gli elementi sopra indicati, questo risulterebbe sufficiente ai fini dell’obbligo di risarcimento posto in capo al fabbricante.

Va doverosamente sottolineato che, secondo la direttiva, il fabbricante non è solo colui il quale realizza materialmente il prodotto ma, in tale categoria, sono inclusi, oltre all’importatore in UE, tutti coloro i quali appongono il proprio marchio o altri segni distintivi sul prodotto, in modo tale da indurre i consumatori a ritenere che detto prodotto sia riconducibile a tali soggetti. Cosa significa esattamente prodotto difettoso? Secondo le disposizioni comunitarie di cui all’art. 6 della direttiva 85/374/CEE, il prodotto è difettoso quando non offre la sicurezza che ci si può legittimamente attendere tenuto conto di tutte le circostanze, tra cui: a) la presentazione del prodotto; b) l’uso al quale il prodotto può essere ragionevolmente destinato; c) il momento della messa in circolazione del prodotto. In sostanza, ai fini della stretta applicazione della norma comunitaria, deve trattarsi di un prodotto pericolo-

so che abbia determinato un danno contemplato dalla direttiva. Tuttavia una recente pronuncia della Corte di Giustizia UE del 05/03/2015 sulle cause riunite C-503/2013 e C-504/2013 ha esteso il campo di applicazione della normativa in esame introducendo surrettiziamente, mediante un’interpretazione delle disposizioni orientata alla massima tutela e protezione per i consumatori, un concetto di difettosità del prodotto prima sconosciuto, con l’effetto di consentire il ricorso alla disciplina ivi prevista anche per casi in precedenza esclusi. In particolare, la Corte di Giustizia è stata investita di una richiesta da parte della Corte Tedesca di fornire un’interpretazione specifica delle disposizioni della direttiva per la soluzione a un caso concreto. Nella fattispecie si trattava di due vicende concernenti una medesima azienda importatrice in UE (indi produttrice) di apparecchiature biomedicali impiantabili. In specie, per quanto riguardava i pacemaker, l’azienda informava i medici che, a seguito di controlli qualità, aveva rilevato che un componente utilizzato per sigillare ermeticamente i pacemaker da essa commercializzati poteva essere soggetto a un eventuale progressivo guasto. Tale guasto avrebbe potuto avere come conseguenza l’esaurimento precoce della pila con arresto della telemetria e/o della terapia per stimolazione cardiaca, senza preavviso. Suggeriva la sostituzione dell’apparecchio: inoltre, in ordine a un defibrillatore, la medesima azienda comunicava ai medici che il funzionamento dei defibrillatori impiantabili di tipo “G. Contak Renewal 4 AVT 6” poteva essere compromesso dal difetto di un componente di costruzione, il quale poteva limitarne gli effetti terapeutici. Dall’analisi tecnica effettuata risultava che un interruttore magnetico

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di tali defibrillatori poteva rimanere bloccato in posizione chiusa. L’azienda, al riguardo, raccomandava ai medici di provvedere alla disattivazione dell’interruttore magnetico. A seguito di tali comunicazioni, alcuni pazienti hanno proceduto alla sostituzione del defibrillatore anticipatamente, mentre i pazienti portatori di pacemaker hanno proceduto alla sostituzione con nuovi apparecchi messi a disposizione, in forma gratuita, dalla stessa azienda importatrice: per entrambe le ipotesi non vi è stato modo di verificare se, in concreto, i pacemaker e i defibrillatori sostituiti presentassero effettivamente il difetto riscontrato dall’azienda su alcuni prodotti del tipo di quelli messi in commercio. Ovviamente le sostituzioni hanno richiesto interventi chirurgici i cui costi sono stati sostenuti da compagnie di assicurazione che, a seguito del pagamento dei vari interventi, hanno provveduto a intraprendere una causa avverso detta azienda per ottenere il rimborso delle somme versate per la cura dei pazienti interessati da tale vicenda. In considerazione del fatto che la direttiva 85/374/CEE disciplina danni da prodotti difettosi e che, ai fini del risarcimento, il danno deve consistere nella morte o in una lesione, il Giudice tedesco si è interrogato sulla legittimità di un’interpretazione della norma che consenta di ravvisare la suddetta responsabilità, così come configurata dal legislatore comunitario, anche nella ipotesi in esame. Ha quindi posto la questione all’esame della Corte di Giustizia UE, la quale ha confermato l’applicabilità della direttiva sulla responsabilità da prodotto difettoso anche nel caso di specie, limitandosi però a enunciare detto principio solo con riguardo al caso in cui l’intervento chirurgico sia necessario per eliminare i difetti (escludendo quindi il caso dei defibrillatori ove non si rendeva necessaria la sostituzione ma sarebbe stata sufficiente la disattivazione dell’interruttore magnetico2), in ragione della particolare materia oggetto della pronuncia, che coinvolge direttamente la vita e la salute dei consumatori i quali

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N. 02ƒ ; 2015

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METROLOGIA LEGALE E FORENSE

si aspettano legittimamente, da prodotti biomedicali, un grado di sicurezza molto elevato. In sintesi, secondo la Corte di Giustizia UE che, con la sentenza indicata, fornisce la chiave interpretativa delle norme di cui alla direttiva 85/374/CEE, l’accertamento di un potenziale difetto dei prodotti appartenenti al medesimo gruppo o alla medesima serie di produzione, quali i pacemaker e i defibrillatori automatici impiantabili, consente di qualificare come difettoso un siffatto prodotto senza che occorra riscontrare il suddetto difetto in tale prodotto. Risulta evidente che, ai fini della sussistenza del diritto al risarcimento del danno, purché esso sia riconducibile a quelli contemplati dalla norma, il difetto non deve necessariamente essere provato rigorosamente dal preteso danneggiato, come sembrerebbe suggerire la direttiva, ma appare sufficiente e idonea la potenzialità del difetto, purché oggettivamente dimostrabile (come nel caso di specie dove prodotti del medesimo tipo presentavano un dato difetto rilevato in sede di controllo qualità aziendale). Infine, nel caso di specie, la Corte ha ritenuto che sussistesse il danno configurato dalla direttiva in quanto ha identificato le lesioni con l’intervento chirurgico resosi necessario per porre rimedio al difetto del prodotto, ricorrendo a una interpretazione estensiva del concetto di lesione effettuata alla luce degli obiettivi di protezione della sicurezza e della salute dei consumatori, perseguiti dalla direttiva conformemente ai suoi considerando introduttivi. Tale interpretazione risulta evidentemente orientata a tutelare nella forma più estesa possibile i soggetti consumatori, notoriamente considerati come soggetti deboli, con una sorta d’inversione dell’onere della prova, sotto il profilo processuale, che viene posto a carico del produttore il quale, al fine di escludere la propria responsabilità per il danno procurato dal prodotto (presunto) difettoso (presunto difettoso per effetto di una verifica di prodotti di analogo tipo) può solamente dimostrare: a) che non ha messo il prodotto in circolazione;

b) che, tenuto conto delle circostanze, è lecito ritenere che il difetto che ha causato il danno non esistesse quando l’aveva messo in circolazione o sia sorto successivamente; c) che non ha fabbricato il prodotto per la vendita o qualsiasi altra forma di distribuzione a scopo economico, né l’ha fabbricato o distribuito nel quadro della sua attività professionale; d) che il difetto è dovuto alla conformità del prodotto a regole imperative emanate dai poteri pubblici; e) che lo stato delle conoscenze scientifiche e tecniche al momento in cui ha messo in circolazione il prodotto non permetteva di scoprire l’esistenza del difetto; f) nel caso del produttore di una parte componente, che il difetto è dovuto alla concezione del prodotto in cui è stata incorporata la parte o alle istruzione date dal produttore del prodotto. Nel caso in cui il produttore non sia in grado di fornire prova (di una) delle sopra indicate circostanze potrà essere considerato responsabile del danno anche nell’ipotesi in cui il difetto del prodotto non sia stato dimostrato effettivamente e concretamente dal danneggiato ma sia meramente potenziale, così come avvenuto nelle cause poste all’esame della Corte di Giustizia UE. NOTE 1 Direttiva 85/374/CEE del Consiglio del 25 luglio 1985 relativa al ravvicinamento delle disposizioni legislative, regolamentari e amministrative degli Stati Membri in materia di responsabilità per danno da prodotti difettosi. La direttiva è stata recepita in Italia mediante il DPR 224/1988, oggi abrogato dal Codice del consumo dlgs 206/2005. 2 In particolare per i defibrillatori la Corte di Giustizia UE ha demandato al giudice del merito la soluzione della vicenda affermando che “spetta al giudice del rinvio valutare se, tenuto conto della situazione di particolare vulnerabilità dei pazienti che utilizzano un defibrillatore automatico impiantabile, una siffatta disattivazione sia atta a eliminare il difetto di tale prodotto dovuto al rischio anomalo di danno che fa correre ai pazienti interessati o se una sostituzione di tale prodotto sia necessaria per eliminare tale difetto”.

METROLOGIA... PER TUTTI

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A cura di Michele Lanna (info@studiolanna.it)

Parliamo ancora di competenza del Personale di Laboratorio

METROLOGY FOR EVERYONE This permanent section of the Journal is fully active: our colleague and friend Michele Lanna, leading expert in metrology, calibration, accreditation of companies, will discuss topics of interest for the majority of industrial measurement users, in simple and immediate term, with reference to the most recent Norms. Write to Michele to comment his articles and to propose other subjects! RIASSUNTO La Rubrica permanente “Metrologia… per tutti” è attiva. Il collega e amico Michele Lanna, esperto di metrologia, taratura, accreditamento industriale (già apprezzato autore di numerosi articoli negli scorsi numeri della Rivista), discute aspetti d’interesse per la maggior parte degli utenti industriali delle misure, con terminologia semplice e immediata, e facendo riferimento alle più importanti e recenti Norme. Scrivete a Michele per commentare i suoi articoli e per proporre ulteriori temi di discussione! Di competenza del personale di laboratorio abbiamo parlato più volte in questa rivista, mettendo a fuoco i criteri e i metodi che possono essere considerati per la valutazione della competenza. L’interesse suscitato nei lettori e le richieste specifiche che ci sono state rivolte ci convincono della necessità di dover riprendere l’argomento. In particolare abbiamo ricevuto una domanda molto interessante dal responsabile di un laboratorio del Sud Italia operante nel settore meccanico, il quale ci chiede: “Come si possono monetizzare le competenze del personale di laboratorio?” Innanzitutto, quando si parla di risorse umane, risulta alquanto atipico esprimere le competenze del personale in euro, come se anche queste risorse possano essere soggette a quote di ammortamento, alla stessa stregua delle apparecchiature o degli immobili. Esse fanno, invece, parte del patrimonio immateriale del laboratorio che è l’unico che possa garantire la capacità di soddisfare le esigenze dei Clienti e dare valore aggiunto. La competenza posseduta dal personale è visibile solo nei risultati che produce:

risorse molto competenti assicurano risultati di prova e taratura uniformi e collocati ai massimi livelli per accuratezza e precisione; viceversa, risorse o poco competenti o che esprimono una competenza “a macchia di leopardo” costringono molto spesso il cliente a fare continue verifiche per avere certezza circa l’affidabilità delle prove effettuate e dei loro risultati. Quindi possiamo dire che la competenza e la sua monetizzazione non sono così immediate. Fatta questa premessa, comprendiamo molto bene il perché della domanda. Innanzitutto le risorse umane operanti all’interno di un laboratorio sono sempre più preziose, sia per le tipologie di prove/tarature che il laboratorio esegue, sia per il costo di esse (formare e mantenere una risorsa qualificata, in funzione del mutare di metodi di prova o taratura, oppure delle apparecchiature utilizzate, risulta sempre più impegnativo), necessario per far fronte a una gestione delle prove o tarature. Del resto la formazione e il mantenimento di queste competenze richiede ai laboratori un impegno e un costo non indifferente. È quindi giusto che il responsabile di un laboratorio si ponga la

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domanda di monetizzare le competenze del personale. Riflettendo quindi sul significato di questa domanda mi pongo alcune domande e cercherò di dare alcune risposte: a) Monetizzare il know-how di un’azienda o di un laboratorio è possibile? – Certamente sì , anche se dire quanto esso vale richiede l’adozione di una metodica di calcolo particolare, più indiretta che diretta. Innanzitutto devono essere misurate le occasioni perse, le prove o le tarature eseguite male e ripetute prima di essere inviate al Cliente per mancanza di un’adeguata competenza. Poi i reclami e il loro costo. Inoltre la ripetizione – ove possibile – di un processo di prova, necessario per acquisire maggiore certezza dei risultati. b) Quanto costa addestrare, qualificare e mantenere in qualifica un operatore? – Quando si considera il processo di addestramento bisogna considerare che non sempre si riesce a trovare un addetto di laboratorio già competente per le tipologie di prove o tarature che il laboratorio effettua. Spesso la competenza deve essere costruita attraverso un percorso che partendo dalla formazione, permetta al laboratorio di sviluppare risorse adeguate agli scopi. In Fig. 1 sono riportati i diversi apporti che contribuiscono alla costruzione della competenza. L’apporto scolare rappresenta solo una delle precondizioni – la soglia minima – perché una risorsa possa essere presa in considerazione. Ma sempre più spesso sono gli altri apporti quelli determinanti per ottenere risorse “fitness for use”. Intendiamo parlare sia dell’apporto di conoscenza derivante dall’esperienza e sia di quel Δ mancante che può essere recuperato solo attraverso l’addestramento, mirato alle esigenze delle risorse da addestrare. Discorso a parte è quello del mantenimento di un adeguato livello di competenza. Sappiamo che mentre i meccanismi di apprendimento possono

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Figura 1

mostrare la loro efficacia – se ben progettati e strutturati – in tempi rapidi, non è lo stesso per il mantenimento nel tempo del sapere acquisito, specialmente se in presenza di un utilizzo del know-how discontinuo, dovuto alle condizioni di lavoro o alle specificità operative del laboratorio. Da quanto detto in precedenza, si comprende che il costo da sostenere per avere risorse addestrate è la premessa per assicurare la loro competenza. Non vogliamo qui fare un puro e semplice calcolo analitico che ci porti a una cifra complessiva da sostenere: sarebbe fortemente riduttivo anche degli sforzi che un’organizzazione compie per la sua ottimale operatività. Tutto il processo in precedenza descritto richiede tempo, impegno, costanza e messa in atto di una politica adeguata che abbia un unico punto di riferimento: la competenza. c) Quanto tempo richiede la completa messa in atto di una politica che assicuri la competenza? – I tempi da impiegare per poter creare la competenza sono in funzione del punto di partenza e del punto di arrivo definiti dal laboratorio. Non si possono identificare tempi standard validi per tutti. Solo un audit mirato può fornire l’esatto punto di riferimento e consentire d’individuare il gap da ricoprire per rendere operativa una politica che faccia della competenza del personale un elemento valoriale significativo. A conferma di quanto detto vale la pena rileggere alcuni punti della norma ISO/IEC 17025. ll punto 5.2 dice: “La direzione del laboratorio deve garantire la competenza di tutti coloro che utilizzano apparecchiature specifiche, eseguono prove, valutano i risultati, e firmano i rapporti di prova. Il laboratorio deve utilizzare personale dipendente, o con contratto formalizzato”. La norma richiede inoltre che, a fronte del mansionario, dovranno esistere registrazioni relative al personale che diano evidenza della competenza per lo svolgimento dei compiti assegnati (per esempio una matrice delle prove con

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indicate le persone abilitate a eseguirle, attestati di partecipazione a corsi, verbali di addestramento), ma anche evidenze oggettive della competenza dimostrata in specifiche attività svolte. E ancora: “Il laboratorio deve effettuare valutazioni e mantenere registrazioni dell’efficacia della formazione erogata. La norma richiede inoltre il mantenimento delle registrazioni relative alla conferma delle autorizzazioni e/o competenze, quindi il laboratorio deve definire i criteri e le frequenze delle verifiche per il mantenimento della qualifica del personale”. Quindi ci sono molti buoni motivi per dover assicurare la competenza. Esaminiamone alcuni: 1. Norme e regolamenti (volontari e cogenti) da adottare, che descrivono metodiche di prova o taratura, ecc.; 2. Necessità di conoscenza di statistica di base, utile per impostare l’applicazione delle metodiche di prova o taratura e per processare i dati, al fine di ottenere i risultati delle prove e tarature; 3. Abilità e competenza nell’interpretare i risultati; 4. Capacità di comprendere e applicare le procedure di prova o taratura; 5. Conoscenza e applicazione dei requisiti del Cliente o emessi da ACCREDIA (es. DT, IO, ecc.). Le conseguenze derivanti, invece, dalla “non” competenza sono diverse ed hanno un costo significativo. Non saper esercitare la propria competenza nell’attività di prova o di taratura può causare: 1. Perdite di tempo; 2. Costi aggiuntivi; 3. Costi di non qualità; 4. Perdita d’immagine del laboratorio; 5. Contribuire a formare l’immagine di “inaffidabilità” del laboratorio. Descriviamo brevemente i suddetti punti. 1. Norme e regolamenti – La non completa conoscenza dei metodi di prova e taratura può causare il non soddisfacimento di requisiti cogenti, oltre all’ovvia insoddisfazione del Cliente. 2. Conoscenza della statistica di base – Troppo spesso constato all’interno dei laboratori una conoscenza della statistica di base maturata più attraverso gli strumenti elaborativi (es. fogli excel e loro impostazione e calcolo), che non nella comprensione delle finalità di quanto viene fatto.

3. Abilità e competenza nell’interpretare i risultati – Ciò presuppone una conoscenza completa da parte di chi svolge questo ruolo, di tutto il know-how metrologico (es. unità di misura, sistemi di misura, sistemi di taratura, statistica di base, incertezza di misura, conoscenza del sistema qualità del laboratorio, ecc.). 4. Capacità d’interpretare le procedure di prova o taratura – La ISO/IEC 17025 alla nota al punto 5.4 riporta il contenuto di un metodo di prova. Riuscire a comprendere, esaminare, valutare correttamente una procedura di prova è fondamentale per lo svolgimento corretto del lavoro assegnato. 5. Requisiti del Cliente e di ACCREDIA – Bisogna far sì che esista una coerenza ottimale tra il sistema qualità del laboratorio e i requisiti del Cliente, oltre a quelli normativi (e non solo quelli della ISO/IEC 17025 e delle norme a essa collegate). CONCLUSIONI

Da quanto detto si possono trarre le seguenti conclusioni: 1. La competenza del personale di laboratorio può essere valutata. Le condizioni da rispettare sono legate all’adozione di un sistema di gestione della qualità del laboratorio che permetta di esprimere non solo gli errori o le incompetenze, ma anche e soprattutto gli aspetti positivi che caratterizzano la gestione del laboratorio. 2. La competenza del personale deve essere progettata e realizzata attraverso l’adozione di una politica e di obiettivi per la qualità, in relazione alle prove o tarature da effettuare. 3. La valutazione della competenza deve essere effettuata in varie fasi, che vanno dal reclutamento del personale, all’identificazione delle esigenze di competenza, alla definizione di una mappa delle competenze, ai requisiti minimi di competenza, all’addestramento e valutazione dell’efficacia dell’addestramento, al mantenimento in qualifica. Se un laboratorio vuole gestire le competenze e monetizzarle, deve assicurare un’adeguata gestione delle suddette fasi, che non possono essere considerate ognuna a sé stante, ma costituiscono componenti di un insieme.

COMMENTI ALLE NORME

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

Audit interno - Parte Quinta Azioni che devono seguire i risultati degli Audit

COMMENTS ON STANDARDS: UNI CEI EN ISO/IEC 17025 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), parte 7.a (n. 2/2013), parte 8.a (n. 3/2013), parte 9.a (n. 4/2013), parte 10.a (n. 1/2014); Audit interno parte 1.a(n. 2/2014), parte 2.a (n. 3/2014), parte 3.a (n. 4/2014), parte 4.a (n. 1/2015). AZIONI DEL LABORATORIO

Il paragrafo 4.14.2 prescrive il seguente requisito: “quando i risultati degli audit mettono in dubbio l’efficacia delle operazioni o l’esattezza o la validità dei risultati di prova o di taratura del laboratorio, lo stesso laboratorio deve adottare, in modo tempestivo, delle azioni correttive e deve informare per iscritto i clienti qualora, a seguito dell’indagine, si sia rilevato che i risultati del laboratorio possano essere stati influenzati”. La norma prevede tre casi per i quali

bisogna agire: (i) dubbi sull’efficacia delle operazioni; (ii) dubbi sull’esattezza dei risultati; (iii) dubbi sulla validità dei risultati. Tutti e tre i casi rientrano tra le attività tecniche e non tra quelle gestionali, e solo per il primo dubbio si può timidamente dire che esso potrebbe essere generato da attività gestionali. Come ho detto sin dall’inizio, parlando delle non conformità, questo requisito conferma a pieno che anche l’audit odierno mischia e crea confusione tra parte gestionale e parte tecnica. Un breve commento sul termine dubbio (doubt in inglese). Lo Zingarelli riporta “che è privo di certezza, di sicurezza, che non si può conoscere, definire e affermare con esattezza”. L’uso di un termine così sbagliato in una norma sui sistemi qualità non l’ho mai visto. Per agire ed effettuare azioni correttive ci vuole la certezza dell’esi-

stenza di una non conformità e non il dubbio che possa esistere. Tutte le norme precedenti e tutte le applicazioni ci parlano di un termine caduto in disuso, “evidenza oggettiva”, cioè di prove, documenti e atti certi dell’esistenza della non conformità. Tralascio la critica sulla troppa enfasi data dalla norma all’audit sulla parte tecnica perché il povero Laboratorio deve applicare tutto il capitolo sull’assicurazione della qualità (paragrafo 5.9) e deve subire tutte le verifiche intermedie (paragrafo 5.5). Effettuato l’audit e riscontrato che esistono non conformità, sia di carattere tecnico che gestionale, la norma precisa che cosa deve fare il laboratorio: (i) adottare azioni correttive; (ii) informare per iscritto i clienti. Sulle azioni correttive non dico nulla in quanto ne ho già scritto diffusamente in molti articoli. Sull’argomento la norma aggiunge “in modo tempestivo”, e qui bisogna precisare che ci sono azioni correttive d’immediata soluzione e altre che richiedono molto tempo. La norma va applicata e interpretata nel senso che l’iter sia avviato immediatamente. Sull’informazione al cliente c’è da dire che essa risente moltissimo della filosofia giapponese dell’attenzione focalizzata al cliente. Ma intanto vediamo cosa deve fare il Laboratorio. Il requisito cita “a seguito dell’indagine”: già in altri articoli ho parlato della valutazione da effettuare per determinare le cause che hanno portato alla non conformità e dell’influenza che la non conformità ha sulla prova/taratura e sulle quelle precedenti. Orbene bisogna effettuare questa valutazione e solo se la non conformità ha influenzato la prova bisogna scrivere al cliente. Quindi, attenzione, il cliente non deve essere informato per qualsiasi cosa accada. Questo requisito mi fa inorridire quando

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COMMENTI ALLE NORME

penso a un laboratorio di analisi cliniche, con centinaia di pazienti al giorno, che deve scrivere a tutti i clienti di quel giorno e di quelli delle giornate precedenti. POSIZIONE ACCREDIA SUL PUNTO 4.14.2

Sia per le prove che per le tarature Accredia riporta la solita frase “si applica il requisito di norma” e sinceramente non c’è nulla da aggiungere, tutto il capoverso è facile da applicare e da capire. REGISTRAZIONE

mentare, in quanto per modalità, tempi e responsabilità ho già scritto tutto in articoli precedenti sulle non conformità e azioni correttive. L’unica cosa da ricordare è che la registrazione è l’essenza dei sistemi qualità.

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POSIZIONE ACCREDIA SUL PUNTO 4.14.4

Sia per le prove che per le tarature Accredia riporta la solita frase “si applica il requisito di norma” e sinceSia per le prove che per le tarature ramente non c’è nulla da aggiungere, Accredia riporta la solita frase “si tutto il capoverso è facile da applicaapplica il requisito di norma” e since- re e da capire. ramente non c’è nulla da aggiungere, tutto il capoverso è facile da applicare e da capire. CONCLUSIONE POSIZIONE ACCREDIA SUL PUNTO 4.14.3

Come si vede tutto il paragrafo è semplice da capire e da applicare, anche se fa nascere una complicazione sulIl paragrafo 4.14.4 prescrive “le atti- l’addestramento del personale, vità susseguenti all’audit devono veri- soprattutto per quello tecnico, nei picficare l’attuazione e l’efficacia delle coli Laboratori. ATTUAZIONE ED EFFICACIA

Il paragrafo 4.14.3 prescrive “l’area dell’attività sottoposta ad audit, i relativi risultati e le azioni correttive devono essere registrate”. Nulla da com-

azioni correttive adottate”. Anche per questo punto non c’è nulla da aggiungere rispetto a quanto già scritto.

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NEWS

PRIMI SUCCESSI A LIVELLO INDUSTRIALE PER I MATERIALI PIEZOELETTRICI LEAD-FREE DI PI CERAMIC Il PIC700 è la prima composizione piezo-ceramica senza piombo della divisione PI Ceramic ad avere ottenuto positivi riscontri a livello industriale. Basato su una versione modificata del titanato di bismuto e sodio (BST), il PIC700 risulta essere particolarmente indicato per applicazioni industriali nel campo degli ultrasuoni (MHz), così come per applicazioni quali sonar o idrofoni. La temperatura massima di esercizio è di 200 °C. PI Ceramic può produrre una quantità di materiale per ciclo pari a circa 50 kg, dal quale si possono ricavare fino ad alcune decine di migliaia di componenti, considerando le dimensioni tipiche ottenibili dai processi di pressatura standard. “L’ulteriore sviluppo del materiale deve ora essere condotto in stretta collaborazione con i clienti. Abbiamo già ottenuto primi riscontri positivi usandolo come trasduttore a ultrasuoni di potenza commerciale e ci aspettiamo che il PIC700 si dimostri altrettanto utile anche

in altre applicazioni. Abbiamo però notato che questo nuovo materiale si comporta in modo differente rispetto a quanto solitamente otteniamo con quelli PZT. Considerando ciò, è preferibile che l’esatta collocazione dei materiali piezoelettrici senza piombo venga individuata in stretta collaborazione con gli utenti finali”, afferma Eberhard Hennig, responsabile dello sviluppo di questi materiali in PI Ceramic. Per ulteriori informazioni, contattare l’Ing. Gianluca Poli: g.poli@pi.ws Oppure fare riferimento all’indirizzo web: http://piceramic.com/products/piezoelectric-materials.html

TRASDUTTORE DI FORZA PIEZOELETTRICO COMPATTO CON ELEVATA SENSIBILITÀ E AMPIO CAMPO DI TEMPERATURA La misurazione precisa di forze particolarmente basse in un dato ambiente di misura impone requisiti elevati a un trasduttore di forza. Con il nuovo trasduttore di forza CFT-25 kN sviluppato da HBM questa sfida è risolta. Il fosfato di gallio utilizzato nella sua produzione genera un segnale in uscita di altezza doppia rispetto a quella ottenibile con il quarzo utilizzato comunemente sul mercato, in pari condizioni di carico, permettendo così di misurare in modo sicuro

anche forze minime. È dimezzato anche l’effetto della deriva che spesso interferisce con la misurazione, permettendo così di ottenere risultati precisi. Queste proprietà sono vantaggiose ad esempio nelle verifiche di tasti o interruttori, oppure nei controlli di forze di saldatura. I clienti i cui prodotti sono soggetti a condizioni climatiche estreme, ad esempio nei processi di sigillatura e deformazione, ma anche nei test di componentistica, si avvantaggiano dell’ampio range di temperatura da -40 °C a +120 °C. Con un’altezza di soli 26 mm e un diametro di 20 mm, il trasduttore di forza può essere integrato senza problemi in svariate applicazioni. Il collegamento meccanico si effettua semplicemente mediante un avvitamento flangiato, mentre quello elettrico è affidato a un comune connettore MicroDot standard. Per ulteriori informazioni: www.hbm.com/en/menu/products/transducerssensors/force/paceline-cft

NUOVA GENERAZIONE DI SENSORI DI PRESSIONE PIEZOELETTRICI NON RAFFREDDATI Massima accuratezza nella misura del ciclo indicato del motore sul banco prova Kistler amplia ulteriormente la sua gamma di sensori di pressione piezoelettrici non raffreddati per motori a combustione, introducendo il Tipo 6045B con connessione a file M8. Il compatto e completamente rivoluzionato successore del collaudato Tipo 6045A garantisce estrema stabilità di temperatura e bassa deviazione lineare. Ciò rende il Tipo 6045B ideale per le analisi di combustione su banchi prova, quando sia richiesta elevata accuratezza. Tramite Kistler KiBox, sistema di analisi della combustione per applicazioni su veicoli o in sala prova, o mediante una piattaforma di condizionamento dei segnali (SCP), Kistler facilita la trasmissione flessibile dei risultati di misura ad altri sistemi, al fine di ottimizzare efficienza energetica, emissioni, attrito e comfort dei motori. Misure accurate nonostante le oscillazioni di temperatura Le misurazioni accurate della pressione del cilindro sono fondamentali nello sviluppo di motori a combustione. Con il sensore di pressione piezoelettrico Tipo 6045B, Kistler ha ottenuto uno strumento particolarmente adatto nelle condizioni estreme che circondano un motore, gra-

zie alla sua stabilità alla temperatura. Confrontato con il precedente modello, esso ha significativamente minimizzato il cambiamento di sensibilità sull’intera gamma di temperature. In combinazione con un errore di shock termico inferiore e una ridotta deviazione di linearità, esso garantisce un’elevata accuratezza di misura del sensore per le analisi di combustione. Utilizzando un cristallo particolarmente resistente alla pressione, il Tipo 6045B può anche essere impiegato per picchi di pressione più elevati (pre-iniezioni). Sistema completo per lo sviluppo del motore Il Tipo 6045B può essere montato nella testa, direttamente o con l’impiego di un manicotto di montaggio. I segnali vengono acquisiti tramite il sistema KiBox e, grazie a un’ampia gamma d’interfacce, i risultati di misura vengono facilmente trasmessi ad altre applicazioni. Per ulteriori informazioni: www.kistler.com/engine-testbench

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T U T T O _ M I S U R E Anno XVII - n. 2 - Giugno 2015 ISSN: 2038-6974 Sped. in A.P. - 45% - art. 2 comma 20/b legge 662/96 - Filiale di Torino Direttore responsabile: Franco Docchio Vice Direttori: Alfredo Cigada, Dario Petri Comitato di Redazione: Luca Mari, Roberto Ottoboni, Aldo Baccigalupi, Salvo Baglio, Lorenzo Peretto, Carmine Landi, Lorenzo Scalise, Gaetano Vacca, Rosalba Mugno, Carmelo Pollio, Michele Lanna, Luciano Malgaroli, Massimo Mortarino

Redazioni per: Storia: Emilio Borchi, Riccardo Nicoletti, Mario F. Tschinke, Aldo Romanelli Le pagine delle Associazioni Universitarie di Misuristi: Franco Docchio, Dario Petri, Alfredo Cigada, Gabriele Bitelli, Stefano Agosteo Le pagine degli IMP: Maria Pimpinella Comitato Scientifico: ACCREDIA (Filippo Trifiletti, Rosalba Mugno, Emanuele Riva, Silvia Tramontin); ACISM-ANIMA (Roberto Cattaneo); AEIT-ASTRI (Roberto Buccianti); AIPT (Paolo Coppa); AIS-ISA (Piergiuseppe Zani); ALATI (Paolo Giardina); ALPI (Lorenzo Thione); ANIE (Marco Vecchi); ANIPLA (Marco Banti, Alessandro Ferrero); AUTEC (Gabriele Bitelli), CNR (Ruggero Jappelli); GISI (Sebastian Fabio Agnello, Renato Uggeri); GMEE (Dario Petri); GMMT (Michele Gasparetto); Gruppo Misuristi Nucleari (Stefano Agosteo); GUFPI-ISMA (Luigi Buglione); IMEKO (Paolo Carbone); INMRI – ENEA (Pierino De Felice, Maria Pimpinella); INRIM (Massimo Inguscio, Paolo Vigo, Franco Pavese); ISPRA (Maria Belli) 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. ABBONAMENTO ANNUALE: 40 EURO (4 numeri cartacei + 4 sfogliabili + 4 numeri telematici) ABBONAMENTO BIENNALE: 70 EURO (8 numeri cartacei + 8 sfogliabili + 8 numeri telematici) Abbonamenti on-line su: www.tuttomisure.it L’IMPORTO DELL’ABBONAMENTO ALLA PRESENTE PUBBLICAZIONE È INTERAMENTE DEDUCIBILE. Per la deducibilità del costo ai fini fiscali fa fede la ricevuta del versamento effettuato (a norma DPR 22/12/86 n. 917 Art. 50 e Art. 75). Il presente abbonamento rappresenta uno strumento riconosciuto di aggiornamento per il miglioramento documentato della formazione alla Qualità aziendale.

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Misure della qualità dell’acqua Il “tempo campione” italiano Da “Affidabilità & Tecnologie 2015” La Visione Industriale

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ABBIAMO LETTO PER VOI

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

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MEASUREMENT AND PROBABILITY A PROBABILISTIC THEORY OF MEASUREMENT AND APPLICATIONS Giovanni Battista Rossi 286 pp. – Springer Verlag (2014) ISBN: 978-94-017-8824-3 Prezzo: € 83,00 – € 29,00 online

Il libro ha lo scopo di proporre una teoria generale delle misure basata sulla teoria della probabilità, e di derivare le regole universali per la valutazione ed espressione dell’incertezza di misura direttamente da questa teoria, anziché, come lui stesso dice nel cap. 2, su “accordi pragmatici all’interno di un gruppo di lavoro”. Non mancano, ovviamente, nella terza parte del libro, le applicazioni pratiche dei modelli da lui proposti. Questo libro dovrebbe essere letto e meditato da tutti i ricercatori che si occupano di misure, vogliono trovare nella probabilità un supporto matematico per la loro rappresentazione e, soprattutto, vogliono insegnare a “far misure” in modo scientificamente rigoroso, basandosi su un modello matematicamente valido e universale, e non su consuetudini più o meno condivise o su quegli accordi che sono giustamente stigmatizzati da Rossi nel suo libro.

L’autore Giovanni Battista Rossi è un nome ben noto all’interno della comunità di chi, in Italia e non solo, lavora alacremente a sviluppare conoscenza nell’ambito delle misure. Da anni Rossi si occupa di modelli di misure, con l’obiettivo di trovarne uno che sia sufficientemente generale da poter descrivere compiutamente un processo di misura, anche in ambiti non immediatamente riconducibili alle classiche misure di grandezze fisiche. Con lui si parla allora di misure psicofisiche, di misure legali e, ovviamente, della loro incertezza di misura.

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