Campagna prove su MTS

La prima parte delle prove è stata eseguita misurando gli spostamenti dei marker applicati sulla matrice dell’attrezzatura del V-bending che è stata movimentata dal pistone della macchina di carico MTS. In questa configurazione, dopo avere fatto la calibrazione dell’immagine, è stata fatta la taratura del sistema di misura.

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In questo caso la taratura è stata eseguita per un solo formato di immagine visto che le caratteristiche del sistema rimangono invariate riducendo il formato dell’immagine tramite riduzione del campo visivo. Per l’esecuzione delle prove è stato dunque scelto il formato di immagine 1600x120 in quanto, essendo quello a maggior frame rate, permette di acquisire più dati nell’unità di tempo e visto che in questa configurazione non ci sono vibrazioni e di conseguenza non si corre il rischio di uscire dal campo di misura.

È stato scelto di eseguire questo tipo di prove sulla MTS in quanto questa consente di ottenere un’ottima precisione negli spostamenti indispensabile per la determinazione delle caratteristiche metrologiche del sistema di misura.

La taratura è stata suddivisa in quattro fasi: 1. Definizione del rumore.

2. Definizione dell’accuratezza.

3. Definizione della sensibilità agli spostamenti.

4. Definizione delle prestazioni all’aumentare della velocità di spostamento.

Il sistema di misura messo a punto è in grado di apprezzare spostamenti dell’ordine del micrometro in quanto nell’algoritmo di calcolo vengono utilizzate tecniche subpixel che consentono di ottenere accuratezza nella localizzazione delle feature maggiori della risoluzione dell’immagine.

- Definizione del rumore

La definizione è stata fatta mediante misure statiche della posizione del marker mantenendo il pistone in posizione fissa. I dati sono stati acquisiti per qualche minuto e poi è stata fatta un’analisi statistica per quantificare la sua influenza sulla variabilità delle misure. È stato rilevato un rumore nel posizionamento del marker della telecamera di ±0,002 mm.

- Definizione dell’accuratezza

L’accuratezza è stata definita mediante il confronto tra la misura dello spostamento fornita in output dal sistema di controllo della MTS e quella rilevata dalla telecamera.

Sono stati decisi arbitrariamente tre valori di spostamento e per ognuno di questi è stata ripetuta la misurazione 25 volte in varie zone all’interno del campo di misura, cercando di coprirlo per almeno il 66%, per testare la ripetibilità del sistema di misura. Gli spostamenti imposti sono stati di 1 mm, 0,5 mm e 0,1 mm.

Avendo preso come riferimento le misure di spostamento della MTS bisogna tenere conto anche del rumore della macchina di carico stessa e della sua precisione negli spostamenti.

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Dall’analisi dei dati forniti in output dal sistema di controllo della MTS è stato quantificato il rumore della macchina trovando che questo è di un ordine di grandezza inferiore a quello della telecamera. Questo valore può dunque non essere in quanto per il calcolo dell’incertezza di misura dovrebbe essere elevato al quadrato e sarebbe trascurabile rispetto gli altri effetti. Per quanto riguarda la precisione degli spostamenti della macchina questi vengono misurati tramite un sistema di controllo induttivo con precisione inferiore al micrometro. In via cautelativa si è assunto che la MTS abbia una precisione sugli spostamenti di ±0,001 mm per non sottovalutare la possibile perdita di funzionalità della macchina dovuta all’uso.

Dalle prove si è ottenuta una distribuzione gaussiana delle misure eseguite per tutti e tre i valori dello spostamento, centrate tutte e tre attorno al valore imposto e con deviazioni standard compatibili.

- Definizione della sensibilità agli spostamenti

La sensibilità del sistema è stata testata tramite misure dinamiche imponendo degli spostamenti a step decrescenti del marker per determinare la minima variazione rilevabile. Tra uno step e l’altro si è programmato un tempo di attesa pari a 2s. La prova è stata ripetuta a diverse velocità del pistone per controllare che non si verificassero cambiamenti di prestazioni all’aumentare della velocità di spostamento. Essendo prove dinamiche, all’aumentare della velocità di spostamento è stato necessario andare ad incrementare anche il frame rate della telecamera per riuscire ad apprezzare in modo soddisfacente le fasi di transitorio. Per questo motivo al crescere delle velocità considerate si sono abbandonati via via i formati che non consentivano di ottenere buone densità di dati.

Il sistema si è rivelato in grado di apprezzare spostamenti fino a 0,005 mm. Oltre questo valore il rumore nell’immagine influiva sui dati acquisiti non consentendo una chiara rilevazione degli spostamenti.

Vengono qui di seguito riepilogate le prove eseguite.

Corsa del pistone: 5 / 1 / 0,5 / 0,1 / 0,080 / 0,070 / 0,065 / 0,060 / 0,055 / 0,050 mm

 Prova 1: Velocità pistone: 50 mm/s

 Prova 2: Velocità pistone: 75 mm/s

 Prova 3: Velocità pistone: 100 mm/s

 Prova 4: Velocità pistone: 125 mm/s

 Prova 5: Velocità pistone: 140 mm/s

 Prova 6: Velocità pistone: 145 mm/s

 Prova 7: Velocità pistone: 150 mm/s

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- Definizione delle prestazioni all’aumentare della velocità di spostamento

Queste prove sono state eseguite allo scopo di determinare la velocità di spostamento massima per la quale si riesce ad ottenere una acquisizione dati sufficientemente significativa da rappresentare gli spostamenti del marker. Queste prove sono state eseguite realizzando una corsa del pistone di 20 mm in direzione verticale. Tale valore è stato scelto perché è quello che si stima sia il minimo valore di corsa della mazza nel campo visivo che viene ripreso durante la forgiatura.

Sulla distanza analizzata il sistema di misura ha prestazioni ritenute buone fino ad una velocità di 180 mm/s. A velocità di spostamento superiori il sistema non riesce a rilevare un numero di punti soddisfacente a causa dell’incapacità del sistema di mettere a fuoco l’immagine e quindi per la mancanza di una qualità sufficiente per eseguire il matching.

Le prove sono state eseguite solo nel formato di immagine 1600x120 per poter operare al massimo frame rate della telecamera.

Corsa del pistone: -20 mm (verso il basso)

 Prova 1: Velocità pistone: 160 mm/s

 Prova 2: Velocità pistone: 170 mm/s

 Prova 3: Velocità pistone: 180 mm/s