SMEDIP

Sensori e metodologie per diagnostica predittiva nelle macchine automatiche

Il progetto di ricerca e sviluppo SMEDIP intende realizzare un sistema completo di diagnostica predittiva per le macchine automatiche dotato di sensori di vibrazione miniaturizzati, di un sistema di comunicazione wireless e di algoritmi per l’analisi del segnale e per il riconoscimento di malfunzionamenti o progressiva usura dei componenti.

In un mercato sempre più competitivo, che richiede nuove funzionalità per rendere le macchine più intelligenti, il monitoraggio delle condizioni di esercizio è un punto fondamentale. Tramite tecniche in grado di valutare lo stato di salute di macchine e impianti in condizioni di funzionamento, è possibile stabilire con sufficiente anticipo l’eventuale necessità di un intervento di manutenzione, rendendo quindi possibile una strategia di manutenzione predittiva.

Tematiche principali:

  1. La realizzazione di sensori di vibrazione miniaturizzati, intesi come scheda di controllo e comunicazione con a bordo un chip MEMS.
  2. La realizzazione di un sistema di comunicazione wireless con alimentazione elettrica contacless.
  3. Lo sviluppo di algoritmi utilizzabili nei più svariati casi applicativi per analizzare il segnale e riconoscere un malfunzionamento o la progressiva usura dei componenti.

OBIETTIVI REALIZZATIVI

  • Realizzazione di un sensore caratterizzato da una scheda miniaturizzata ospitante un chip MEMS homemade customizzato, con accelerometro triassiale nel range di misura 01000 g, risoluzione di 100 mg e deviazione di linearità non superiore al 5% nella banda 020 kHz e sensore di temperatura. La scheda
    prevede il frontend analogico di condizionamento del segnale proveniente dal MEMS, la digitalizzazione e l’elaborazione da parte di un microprocessore e l’invio mediante connessione CAN e/o wireless.

  • Sviluppo di una serie di algoritmi che possano essere utilizzati nei diversi casi applicativi e indipendenti dai sensori di misura utilizzati, nel caso presente accelerometri. Si baseranno su tecniche d’identificazione che permettono di svincolarsi dalla natura fisica del processo elaborando un modello matematico.

  • Test dei dispositivi in ambiente industriale su diverse tipologie di macchine rotative e ambiti applicativi.

RISULTATI ATTESI

Accelerometro triassiale integrato su singolo chip con range di misura 01000 g, risoluzione di 100 mg e deviazione di linearità non superiore al 5% nella banda 020 kHz. Il dispositivo si baserà su masse inerziali microlavorate a partire da substrati SiliconOnInsulator con readout piezoresistivo realizzato per mezzo di resistenze ottenute tramite impiantazione ionica sui bracci di sospensione delle micromasse. Per ottenere un dispositivo triassiale, tre masse inerziali indipendenti opportunamente progettate saranno realizzate sullo stesso chip in modo da poter misurare l’accelerazione nelle diverse direzioni dello spazio. Per ridurre i fenomeni di smorzamento dovuti alla presenza dell’aria, che possono compromettere la linearità e l’invarianza in frequenza della risposta del dispositivo, si sperimenteranno tecniche di packaging in vuoto basate su tecniche di deposizione chimica da fase gassosa a bassa pressione.

Soluzione integrata di algoritmi per diagnosi predittiva basati sia su tecniche di analisi frequenziale che d’identificazione. Tali tecniche permettono di sviluppare un modello della macchina indipendente dalla sua fisica, quindi questi modelli sono utilizzabili in diversi contesti applicativi, con la dovuta parametrizzazione, oltre che essere indipendenti dal sensore utilizzato.

Sistema completo di diagnostica predittiva per macchine automatiche per il packaging in grado di monitorare parti in movimento, anche rotanti. Validato su macchine reali delle aziende partner, acquisirà un valore generale per l’intero comparto meccanico e motoristico regionale.

PARTNER

  • MIST ER Laboratorio Di Micro E Submicro Tecnologie Abilitanti dell’Emilia Romagna (Coordinatore)
  • LIAM LAB
  • REDOX
  • FONDAZIONE DEMOCENTER – SIPE
  • SACMI
  • IMA

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