Obiettivi | Digiman

Il progetto DIGIMAN prevede lo sviluppo di strumenti e soluzioni sensoriali innovativi per la caratterizzazione del processo di taglio e dell’output della lavorazione, di strumenti per la modellazione virtuale e di funzionalità interpretative/decisionali basate su intelligenza artificiale.

Le attività di progetto, articolate in queste tre macro aree di sviluppo, daranno origine ad una serie di moduli hardware-software integrati gli uni con gli altri.

Questa architettura si occuperà dell’acquisizione, elaborazione, strutturazione e consolidamento dei dati (Data Module/History Module); siano essi provenienti dalla macchina o dalle soluzioni sensoriali che saranno sviluppate ad-hoc (i.e. Advanced tool e Inspection System). Tali elaborazioni saranno poi la base per dare origine ad eventuali azioni di controllo dirette verso la macchina (Reasoning Module).

Un modulo (Digital Twin Module), con relative funzionalità di updating, si occuperà, grazie allo sfruttamento sinergico di dati e modelli, di generare una rappresentazione virtuale del pezzo lavorato, accezione estrema delle capacità percettive auspicabili per un CPS.

Infine, all’interno del Virtual Operator Module sarà introdotta, attraverso algoritmi di machine learning, la capacità interpretativa oggi appannaggio soltanto di operatori esperti; permettendo alla macchina di fare inferenza sul processo e addestrare personale inesperto.

L’obiettivo di DIGIMAN è la realizzazione di un prototipo di sistema Cyber-Fisico che declini le funzionalità dell’Augmented Manufacturing Platform AMP ad un caso di studio industriale. In particolare, si prevede di sviluppare un modulo “Cyber”, altresì chiamato AMP, e di integrarlo in un centro di lavoro per asportazione di truciolo. Si prevede inoltre di sviluppare strumenti e soluzioni sensoristiche innovative per la caratterizzazione del processo di taglio e dell’output della lavorazione, e per operare azioni di controllo ed attuazione diretta.

Risultati attesi

Utensile avanzato per applicazioni di tornitura/fresatura ad alta precisione

Verrà realizzato un prototipo di utensile dotato di capacità sensoriali autonome (e.g. forza sui taglienti, temperatura, vibrazioni) ed equipaggiato da elementi attivi (i.e. attuati da materiali piezoelettrici) in grado modificare la geometria dei taglienti stessi. L’utensile sarà provvisto di apposito sistema di alimentazione, raccolta e trasmissione dati e sarà interfacciato con la parte Cyber. L’obiettivo di un utensile così concepito è quello di estendere le capacità percettive dei macchinari su cui è utilizzato e di valutarne lepotenzialità in merito a: compensazione di errori geometrici, miglioramento finiture superficiali, riduzione delle vibrazioni, ecc. A tal fine, in relazione alle funzionalità più promettenti, verranno definite, elaborate e testate delle adeguate strategie di controllo che sfruttano le capacità sensoriali del prototipo.

Modulo semi-automatico in grado di caratterizzare la “qualità” di un componente processato da un centro di lavoro.

Si tratta di un braccio robotico, equipaggiato da un sistema di visione, un sistema di illuminazione, un modulo di controllo ed elaborazione dati (all’interno del Data Module), in grado di ispezionare alcune feature tecnologiche di un pezzo lavorato, di elaborarne le immagini estraendone indicatori sintetici (Synthesized process indicators) associati alla qualità e alla morfologia delle relative superfici. Si prevede di testare le funzioni del prototipo su una serie di campioni superficiali di riferimento.

Virtual Operator

Si tratta di un modulo che, sfruttando informazioni provenienti da segnali della macchina, da immagini (o relative elaborazioni) delle lavorazioni effettuate ( Synthesized process indicators e Processed surface data provenienti dal Data Module), da elaborazioni effettuate dal CPS (provenienti dal Digital Twin Module) e considerando l’eventuale opinione dell’operatore macchina, sia in grado di valutare autonomamente il raggiungimento della qualità desiderata e sia capace di inferire, previo addestramento, in merito ad eventuali problematiche della lavorazione, allo stato dell’utensile e della macchina. Le procedure aziendali prevedono un quality assessment che farà da input, oltre alla valutazione dell’operatore, alle strategie di miglioramento e aggiornamento del modulo. Si prevede di verificare le potenzialità del sistema su pezzi di riferimento che verranno appositamente realizzati.

Digital Twin Module

Si tratta di uno dei moduli previsti nella parte Cyber a cui si demanda la specifica funzione di previsione della morfologia superficiale. Il modulo è basato sulla simulazione della complessa interazione tra utensile e pezzo in lavorazione. È pensato per funzionare, in relazione alle esigenze ed alla fruibilità di alcune informazioni (vibrazioni, geometria utensile), nelle seguenti modalità: off-line, utilizzabile ad esempio dal tecnologo in fase di definizione della strategia di lavorazione o dal progettista in fase di verifica del progetto della macchina mediante l’utilizzo di dati storici dall’History Module on-line con dati provenienti da altri sottosistemi del CPS a cui si demanda la scansione (i.e. ottica laser) della reale geometria utensile e la stima della vibrazione all’estremità utensile.