PEI VM presenta VMGears, un sistema per la diagnostica di macchine rotanti mediante la misura delle vibrazioni superficiali. Grazie ad algoritmi sviluppati ad hoc, identifica i difetti delle componenti interne che presentano rumorosità e vibrazioni anomale.
PEI VM è una realtà italiana specializzata in consulenza e strumentazione nel campo NVH (“Noise Vibrations Harshness”). Quasi tutti i tipi di macchinari industriali, infatti, contengono al loro interno parti rotanti soggette a urti, strisciamenti, contatti, sbilanciamenti. Questi si traducono in forze di eccitazione che a loro volta, propagandosi per continuità del materiale a tutta la struttura della macchina, generano vibrazioni superficiali, e di conseguenza onde sonore. Le vibrazioni e le onde sonore prodotte da una macchina rotante sono connaturate al funzionamento stesso della macchina, e pertanto sono sempre presenti e quasi sempre rilevabili. Opportunamente processati, tali segnali sono in grado di rivelare importanti informazioni sullo stato di salute o di usura delle componenti interne della macchina. Il valore dell’analisi acustica e vibrazionale è applicabile a tutto il ciclo di vita di un sistema meccatronico: dalla fase di ricerca & sviluppo al controllo qualità sulla linea di produzione, fino alla fase di monitoraggio delle condizioni operative durante test di durata, e durante la reale vita operativa della macchina.
I limiti della strumentazione
Fino a pochi anni fa per la diagnosi delle macchine rotanti, sia come controllo a fine linea, sia negli interventi di manutenzione e assistenza, si utilizzava quasi esclusivamente l’orecchio umano. La discriminazione tra prodotto sano e difettoso era in tal modo lasciata alla sensibilità e all’esperienza dell’operatore, e non era affatto oggettiva. Oggi, a fianco dell’ascolto umano, si utilizza strumentazione di vario tipo, tra cui fonometri, vibrometri, termocoppie e sensori per la misura della qualità dell’olio. Tutti questi sensori sono accomunati da una relativa semplicità di utilizzo, ma anche da un valore diagnostico limitato: sono in grado di individuare macro-anomalie, ma sono limitati per chi volesse identificare il componente che inizia a manifestare una tipologia di difetto. Il segnale che ha il maggior contenuto di informazioni a scopo diagnostico, e che può essere misurato abbastanza agevolmente, è quello vibrazionale la cui analisi risulta però complessa.
Algoritmi per elaborare indicatori di malfunzionamento specifici
Dal 2004 PEI VM ha sviluppato algoritmi proprietari basati sull’analisi avanzata delle vibrazioni e di altri segnali dinamici in funzione dello “schema cinematico” della macchina, cioè in funzione di alcuni parametri costruttivi delle componenti interne come ad esempio: il numero di denti di ogni ingranaggio, il numero di elementi volventi di ciascun cuscinetto, il numero di cave di statore in un motore elettrico. L’obiettivo è di elaborare indicatori di malfunzionamento specifici per ogni componente e per ogni categoria di macchine. Questa attività sperimentale condotta col supporto di diverse aziende del territorio, ha dato vita a moduli di analisi specifici per ciascuna tipologia di macchine (riduttori, assali, cambi, motori elettrici, motori a combustione, pompe e via dicendo). Questi moduli oggi sono disponibili come licenze software differenziate all’interno di un sistema di diagnostica
multi-ambiente denominato VMGears.
Misura delle vibrazioni superficiali
VMGears indica un sistema di misura commercializzato a partire dal 2006, completo di hardware e software, progettato per effettuare la diagnostica di macchine rotanti tramite la misura delle vibrazioni superficiali. Sulla base di algoritmi sviluppati ad hoc, VMGears identifica i difetti delle componenti interne che durante il funzionamento si presentano come rumorosità o vibrazioni “anomale”. I vari tipi di difetto di ciascun componente vengono mostrati all’operatore tramite un’interfaccia semplice e comprensibile, vale a dire sotto forma di indicatori numerici facilmente comparabili, così che la lettura dello stato di salute della macchina sia immediata. La complessità dell’analisi rimane in background, ed è completamente nascosta agli occhi dell’utente.
Tre versioni per tre applicazioni
VMGears viene impiegato da aziende specializzate nei settori power transmission, automotive, motorcycle, off-highway e industrial. A oggi dispone di tre versioni distinte per tre differenti applicazioni: VMGears RD (Research & Development), strumentazione portatile per misure in sala prove e in campo; VMGears QC (Quality Control), strumentazione fissa per il collaudo a fine linea di produzione; VMGears DM (Durability Monitoring), strumentazione fissa o portatile per il monitoraggio automatico dei test endurance. Tutti e tre questi sistemi hanno i requisiti richiesti dall’Industria 4.0 e comportano i relativi benefici fiscali. I sistemi VMGears rientrano nel parco delle tecnologie IIoT, che rappresentano il futuro dei sistemi di produzione, in quanto volte ad aumentare i livelli di automazione e monitoraggio dei macchinari e dei processi industriali: i dati dei sensori installati sulle isole di produzione vengono acquisiti e analizzati, permettendo il controllo delle performance dei processi, sia a livello macro (controllo del prodotto finale) che a livello micro (controllo della singola fase di produzione), rendendo di fatto intelligente il processo produttivo.
