Tutto_Misure 01/2013

Editoriale: Un Ateneo in meno! (F. Docchio) 5Comunicazioni, Ricerca e Sviluppo, dagli Enti e dalle Imprese

Notizie nel campo delle misure e della strumentazione 7Il tema: Misure per l’Industria

Il monitoraggio degli spostamenti profondi del terreno nei versanti di frana – uno Smart Sensor MEMS (C. De Capua, M. Lugarà, R. Morello, G. Morabito) 11I contatori statici di energia elettrica (A. Bernieri, G. Betta, L. Ferrigno, M. Laracca) 15Controllo dimensionale senza contatto sulla guarnizione di tenuta del cuscinetto della lavatrice (P. Pietroni, B. Torcianti, G. Di Fulvio, A. Bruni, C. Cristalli) 19Misure per l’analisi del comportamento di sorgenti di energia (B. Tellini, M. Marracci, R. Ferrero) 25Misura di vibrazioni torsionali in turbomacchine (T. Addabbo, A. Fort, M. Mugnaini, V. Vignoli, R. Biondi, S. Cioncolini) 29

Gli altri temi: Misure biomeccanicheMisurare in vitro le proprietà biomeccaniche di tessuti biologici: applicazione a un muscolo scheletrico (E. Rizzuto, Z. Del Prete) 35

Gli altri temi: Misure dimensionali con soluzioni innovative

Strumenti per verificare la qualità di prodotti e processiTavola Rotonda Virtuale con autorevoli esperti (M. Mortarino) 39

Campi e compatibilità elettromagneticaStrumentazione di base nelle misure di EMC: caratterizzazione del sistema di misura SURGE tramite impulsi (C. Carobbi, A. Bonci, M. Stellini, M. Borsero) 49

Le Rubriche di T_M: Visione ArtificialeVisione e controlli non distruttivi (G. Sansoni) 55

I Seriali di T_M: Misure e FidatezzaL’approccio previsionale all’affidabilità: esempi di calcolo del tasso di guasto in ambito ICT (M. Catelani, L. Ciani, L. Cristaldi, M. Lazzaroni) 57

I Seriali di T_M: Conformità e AffidabilitàDalla conformità all’efficacia: Parte 3 – Reclami, non conformità, azioni correttive e azioni preventive (T. Miccoli) 61

Le Rubriche di T_M: Metrologia legaleLiberalizzazione gas e luce: situazione Kafkiana (V. Scotti) 65L’evoluzione normativa della metrologia legale in Italia2: La Metrologia Legale nel contesto comunitario (M.C. Sestini) 67

Manifestazioni, eventi e formazione2013: eventi in breve 71

Spazio Associazioni Universitarie di MisuristiDalle Associazioni Universitarie di Misuristi 73

Spazio delle altre AssociazioniNotizie dalle altre Associazioni 75

Commenti alle normeNon conformità, azioni correttive, azioni preventive, reclamie miglioramento - Parte sesta (N. Dell’Arena) 77

Abbiamo letto per voi 80News 00-00-00-00

TUTTO_MISUREIN QUESTO NUMERO

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I contatori statici di energia elettricaElectrical energy metersand the EuropeanDirectiveA. Bernieri,G. Betta, L. FerrignoM. Laracca

15

Misurare in vitro le proprietàbiomeccaniche di tessuti biologiciMeasuring the biomechanical properties of a scheletric muscle in vitroE. Rizzuto,Z. Del Prete

35

L’approccio previsionale all’affidabilità

Forecast approach to dependabilityM. Catelani,L. Ciani,L. Cristaldi,M. Lazzaroni

57

Misure su componenti di lavatrici

Non contact dimensional measurements of washing machines components

P. Pietroni, B. Torcianti,G. Di Fulvio, A. Bruni,C. Cristalli

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A University is missing!

Un ateneo in meno!

Cari lettori!Un paio di giorni fa (il 31Gennaio n.d.r.) è statopubblicato un documentoCUN sullo sato dell’Univer-sità Italiana, che ha fatto ilgiro dei quotidiani e deimedia. Vediamo. Da 10anni a questa parte leimmatricolazioni di studen-ti nelle Università sonodiminuite di 58.000 unità.

Una media Università in meno, è il commento deipiù! Il trentaquattro per cento degli studenti sonofuori corso. Il diciassette per cento degli iscrittinon fa esami. I fondi per le sedi sono in pro-gressivo calo. Il rapporto tra laureati e giovanifino ai 34 anni in Italia è del 20%, contro il 30%della Germania. Le tasse per gli studenti sonoaumentate, senza che venga percepito un incre-mento nella qualità e nella quantità dei serviziforniti. E… i docenti diminuiscono, a causa delblocco del turnover, del blocco dei concorsi chesbarra la strada ai giovani in ingresso e allungal’età media del personale docente, che via viaraggiunge l’età pensionabile (e molti sessantennisono già… fuggiti dall’università).Ci sono ovviamente eccezioni, ma questa è lasituazione e dobbiamo prenderne atto. A questidati aggiungo che, per la mia Area d’Ingegneria(non si chiama più Facoltà…) la situazione è soloun po’ più rosea, ma nemmeno tanto. Siamo sìrimasti a un apprezzabile numero di matricole,ma questo avviene a fronte di un inquietante calodella qualità media degli studenti in ingresso (nefa fede lo “score” raggiunto ai test di ammissio-ne). Gli studenti dei licei disertano Ingegneria,lasciandola a diplomati di Istituti Tecnici, Geo-metri, ecc., che spesso si iscrivono pur avendoun lavoro e dunque non fanno esami o ne fannopochi. Il bisogno di lavorare per pagarsi gli studidi questi tempi allunga i tempi di permanenza inUniversità, e ciò giustifica il numero elevato difuori corso.Come ho scritto in altro editoriale, le riformeche si sono succedute dal 2000 a oggi nonsono servite a migliorare la situazione. Il 3+2così come è stato interpretato dagli Atenei nonha funzionato, pur avendo molte possibilità difunzionare. Troppi, e inutili, i corsi di studio,

molti dei quali hanno sfornato disoccupati. Trop-pi gli studenti che hanno continuato il percorsoformativo perché il laureato di primo livello nonera sufficientemente appetito dall’impresa.E poi la questione dei Dottorati di Ricerca. Troppopochi gli allievi di Dottorato, limitati dall’inutileprassi dei concorsi e delle Borse Ministeriali incalo. E limitati anche dalla scarsa percezione chele imprese hanno del valore aggiunto del Dottoredi Ricerca nella struttura di R&S aziendale.Orbene, in questo contesto tutti (!) i programmielettorali, le agende di questo o quel candidatopremier, pongono l’istruzione, la ricerca e l’im-prenditoria giovanile come motore e volano delprogresso e dell’uscita dalla crisi. C’è da credereche alle parole seguano i fatti? Governi di coloripolitici diversi si sono avvicendati in questi ultimitrent’anni, e non si è percepita (neanche con l’ulti-mo) nessuna inversione di tendenza. Oggi, all’ini-zio della Campagna elettorale, non si sa chi cigovernerà. Quando mi leggerete saprete a chichiedere quell’inversione di tendenza che è asso-lutamente necessaria per far rimanere il nostroPaese nel rango dei Paesi dell’UE, rango dalquale stiamo a poco a poco scivolando fuori.Dopo queste note cupe, torniamo a un po’ diottimismo… Anche nel 2012 la nostra Rivista haavuto un lusinghiero apprezzamento dai lettori,sia nella versione su carta che in quella online.Nuove rubriche si sono aggiunte a quelle giàesistenti. Altre se ne aggiungeranno quest’anno.Le Tavole Rotonde Virtuali sono state molto ap-prezzate, e verranno continuate nel 2013.Siamo ora alla vigilia dell’evento “Affidabilità &Tecnologie 2013”. Molti di voi mi leggeranno inquell’occasione. Quest’anno abbiamo ritenutoopportuno allargare l’offerta di tecnologia e inno-vazione alla Fotonica, con l’evento associatoTecFo®. La speranza è che la Fotonica, che vantatanti Centri di Ricerca attivi in Italia, possa venirepercepita anche dal mondo industriale comeun’opportunità per un sviluppo produttivo, per inve-stimenti in R&S e per trasferimento tecnologico.Sono sicuro che TecFo® riuscirà a bissare il suc-cesso della Visione Artificiale all’interno di A&T!

Buona lettura!

Franco Docchio

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Notizie nel campo delle misuree della strumentazione

La Redazione di Tutto_Misure ([email protected])CO

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CLAUDIO DE CAPUA ELETTO PRORETTORE ALLA RICERCA DELL’UNIVERSITÀDELLA CALABRIA

Il Prof. Clau-dio De Ca-pua, socioGMEE e Pro-fessore Ordi-nario di Mi-sure Elettri-che ed Elet-troniche al-l’UniversitàMedi te r ra -nea della Ca-

labria, è stato recentemente nominatoProrettore delegato alla RicercaScientifica dell’Università, con pote-re di firma per gli atti relativi allaRicerca Scientifica, ai Dottorati e agliAssegni di Ricerca.All’amico e collega Claudio le piùvive felicitazioni per questo presti-gioso incarico, i migliori auguri dibuon lavoro e la speranza che lasua attività valga a promuovereancor più la ricerca di base e appli-cata, la promozione dei Dottori diRicerca nel tessuto imprenditorialelocale, e la formazione di Societàdi Start-up a elevato valore aggiun-to!

ALESSANDRA FLAMMINI ELETTA NEL CONSIGLIO DI AMMINISTRAZIONE DELL’IEEE INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT SOCIETY

Attuale coordinato-re nazionale dellalinea di ricerca Mi-sure per l’Industriadel GMEE, la Prof.A l e s s a n d r aFlammini, dell’U-nità GMEE di Bre-scia, è stata elettanel Consiglio di

Amministrazione dell’Instrumen-tation and Measurement Societydella IEEE per il quadriennio dal 1Gennaio 2013 al 31 Dicembre 2016.Alla docente bresciana, eletta anche invirtù delle attività da lei svolte nel mondoindustriale prima di entrare nel nostro Ate-neo, il GMEE e la Redazione diTutto_Misure augurano un proficuo lavoro.

NOTIZIE ACCREDIA

Si è svolta dal 26 al 28 novembre2012 la verifica di ACCREDIA daparte di EA, volta a confermare lapartecipazione dell’Ente unico italia-no di accreditamento agli Accordiinternazionali di mutuo riconoscimen-to (EA MLA).Si conclude così il processo di peerassessment avviato da EA a dicembre2010 per valutare ACCREDIA, nelsuo ruolo di Ente unico nazionale diaccreditamento, designato dal Gover-no italiano nel 2009 ai sensi del Re-golamento europeo n. 765/2008.La verifica di novembre 2012, secon-do il mandato ricevuto da EA, si èconcentrata su alcuni aspetti dell’atti-vità di ACCREDIA, in particolare ilprocesso di fusione degli Enti di ac-creditamento preesistenti, l’avvio delleattività di accreditamento nei settoriregolamentati e l’attuazione delleazioni correttive relative ai rilieviemersi a dicembre 2010.Secondo il Team di valutatori EA,ACCREDIA sta procedendo moltopositivamente nelle attività di accredi-tamento, rafforzando la fiducia delleparti interessate e degli altri Enti diaccreditamento aderenti agli MLA, intermini di efficienza ed efficacia delleattività di valutazione di organismi elaboratori, volte a garantire l’affidabi-lità dei certificati di accreditamentorilasciati.In particolare, gli esiti della valutazio-ne hanno confermato che ACCREDIA:1. Ha completato con successo lafusione tra i preesistenti Enti SINAL,SINCERT e SIT, ed è ora pienamenteoperativo e percepito come un unicoEnte di accreditamento.2. Ha gestito con efficacia l’avvio del-l’accreditamento ai fini della notifica.Un numero elevato di domande perl’accreditamento è stato gestito in unbreve periodo di tempo in modomolto professionale, imparziale ecompetente.

NEWS IN MEASUREMENT AND INSTRUMENTATIONThis section contains an overview of the most significant news from ItalianR&D groups, associations and industries, in the field of measurement scienceand instrumentation, at both theoretical and applied levels.

RIASSUNTOL’articolo contiene una panoramica delle principali notizie riguardanti risul-tati scientifici, collaborazioni, eventi, Start-up, dei Gruppi di R&S Italiani nelcampo della scienza delle misure e della strumentazione, a livello sia teo-rico che applicato. Le industrie sono i primi destinatari di queste notizie,poiché i risultati di ricerca riportati possono costituire stimolo per attività diTrasferimento Tecnologico.

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3. Ha implementato adeguatamentele azioni correttive derivanti dall’ulti-ma valutazione, restando solo pochidettagli da completare.Sulla base dei rilievi formulati, il teamdi EA raccomanda che ACCREDIA ri-manga firmatario degli Accordi EAMLA, per tutti gli schemi di accredita-mento vigenti: Certificazione di sistemidi gestione – Qualità e Ambiente –, diProdotto e di Personale, Ispezione,Prova e Taratura.ACCREDIA ha già avviato la gestionedelle non conformità, osservazioni ecommenti rilevati, programmando ilpiano delle azioni correttive che verràsottoposto al Team di valutatori EA.Per saperne di più: www.accredia.it

ISTITUTO NAZIONALE DI RICERCAMETROLOGICA (I.N.Ri.M.)

Riceviamo i seguenti contributi dal col-lega Walter Bich (I.N.Ri.M.).

Riunione del Gruppo di Lavoro1 del JCGM

Il Gruppo di la-voro 1 (incer-tezza di misu-ra) del JointCommittee forGuides in Me-trology (JCGM)si è riunito alBIPM di Sèvresdal 27 al 30

novembre 2012.Uno dei punti più interessanti all’ordi-ne del giorno era, ovviamente, la revi-sione della GUM, Guide to theexpression of uncertainty in measure-ment, che procede alacremente. Unaprima bozza potrebbe essere messain circolazione entro il 2014. Non èpossibile in questa sede dilungarsisulle ragioni che hanno indotto ilJCGM a procedere alla revisione diquesto fondamentale documento, nésulle linee lungo le quali procede larevisione. Per un inquadramento inmerito, si veda [1]. Per un excursusche evidenzia il collegamento intimodel concetto d’incertezza con quellodi errore, si veda [2]. Tra febbraio e

giugno 2012 si è svolta un’inchiestapubblica tra gli utenti della GUM,mediante un questionario pubblicatosui siti Internet di BIPM e OIML. Lerisposte (una settantina, nessuna dal-l’Italia), sono incoraggianti e sostan-zialmente appoggiano l’operazione.Un altro argomento di vivo interesseriguarda l’interazione tra metrologiae meteorologia. Il Prof Bertrand Calpi-ni, del WMO (World MeteorologicalOrganization), espressamente invita-to, ha tenuto una bella conferenza sustrumenti e metodi di misurazione incampo meteorologico, con particola-re attenzione all’incertezza. La moti-vazione di questo primo contatto ope-rativo, avvenuto nell’ambito di unaccordo tra il Comitato internazionaledei pesi e delle misure (CIPM) e ilWMO, risiede nella criticità delle pre-visioni climatiche a medio-lungo termi-ne, caratterizzate da variazioni cli-matiche di piccolo valore (ma di enor-me importanza pratica) aventi un’in-certezza associata la cui valutazionenon è stata esente da critiche in tempirecenti. Lo sforzo congiunto prosegui-rà, affiancandosi così ad altre impor-tanti iniziative, quali il progetto euro-peo MeteoMet [3].[1] W Bich et al, Revision of the‘Guide to the Expression of Uncer-tainty in Measurement’, Metrologia2012, 49, n° 6, 702-705.[2] W Bich and W Kool, Evolution ofthe concept of measurement uncer-tainty – From errors to probabilitydensity functions, Bulletin OIML, volu-me LIII, number 2, april 2012, 6-11.[3] http://www.meteomet.org

Workshop “Mise en Pratique”(MeP) del 22 Novembre 2012La ridefinizione del kilogrammo è unadelle azioni più importanti legate alriassetto del Sistema internazionale diunità (SI), che dovrebbe avere luogonei prossimi anni. Una delle conse-guenze della ridefinizione è che ilkilogrammo dovrà essere realizzato apartire, appunto, dalla definizione,come ad esempio già accade per ilmetro. Il modo, o i modi appropriatiper realizzare il kilogrammo devonoessere descritti in un documento, notocome mise en pratique (in italiano si

potrebbe dire “realizzazione prati-ca”), così come richiesto dalla Risolu-zione 12 della 23a Conferenza gene-rale sui pesi e sulle misure (CGPM)del 2007. Senza questo documentola ridefinizione non può avere luogo.Il Comitato consultivo per la massa ele grandezze apparentate (CCM) hacosì organizzato un workshop dedi-cato alla mise en pratique del kilo-grammo. Il workshop si è tenuto alBIPM di Sèvres il 21 e 22 novembre2012, e ha visto la partecipazione didelegati dai maggiori istituti metrolo-gici del mondo. Si è trattato di unevento di grande successo e interesse.L’ordine del giorno e la maggior partedelle presentazioni sono disponibili alseguente linkwww.bipm.org/ws/AllowedDocuments.jsp?ws=MeP_2012

Approvazione del DocumentoJCGM 106:2012Nel mese di ottobre il Joint Committeefor Guides in Metrology (JCGM) haapprovato il documento JCGM106:2012, Evaluation of measure-ment data – The role of measurementuncertainty in conformity assessment.Il documento è ora pubblicato daBIPM e OIML (Organizzazione inter-nazionale di metrologia legale) e puòessere liberamente scaricato dai siti diqueste due organizzazioni internazio-nali, così come gli altri documentirelativi all’incertezza di misura e alVocabolario Internazionale di Metro-logia, VIM3.Anche ISO e IEC hanno pubblicato ildocumento, con il nome di ISO/IECGuide 98-4:2012.Per l’insieme dei documenti relativiall’incertezza di misura sinora pubbli-cati, vedi:www.bipm.org/en/publications/guides/gum.html

TEZE MECHATRONICS: NASCE IL NUOVO INCUBATORED’IMPRESE A BRESCIA

Negli ultimi mesi, a Cazzago S. Mar-tino in provincia di Brescia, si è costi-tuito TEZE Mechatronics, un nuovoincubatore di Start-up imprenditoriali

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COMUNICAZIONI, RICERCA E SVILUPPODA ENTI E IMPRESE

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ad alto valo-re aggiuntonei settoridella mec-canica, del-l’elettronica,delle ener-gie rinnova-bili, delle mi-sure, e del-

l’ICT. Nato dall’esperienza impren-ditoriale di Fiorenzo Castellini, TEZEannovera tra i soci personaggi delmondo delle imprese e dell’Università,nella convinzione che un mix di com-petenze di alto livello possa fornire aineo-imprenditori un plafond di serviziineguagliabile. È insediato in un poloproduttivo di circa 20.000 mq diarea, fortemente radicato in un terri-torio a elevata vocazione industriale,ma al tempo stesso aperto verso ilmondo.

Oltre agli spazi e ai servizi che ven-gono offerti alle giovani Start-up, TezeMechatronics offre a chi si proponecon idee valide una visibilità imme-diata attraverso la quotidianità deirapporti tra le imprese, e mediante lapartecipazione di sponsor industriali,attratti dalla possibilità concreta ditrovare nuove forme d’investimento.Oltre a questo, TEZE Mechatronics sioffre di seguire e accelerare lo svi-luppo di nuove iniziative imprendito-riali, forti di consolidati rapporti con iprincipali attori dello scenario indu-striale e accademico italiano e inter-nazionale.Il Vostro Direttore è stato nominatoResponsabile Scientifico dellaneonata realtà.Per informazioni e richieste di adesio-ne:

Ing. Andrea GuerraTEZE MechatronicsVia Bonfadina,33Cazzago San Martino (BS) – ItalyTel. 030/7256350 – [email protected]

AVVIATO IL PROGETTODI.TR.IM.MIS – DIFFUSIONE E TRASFERIMENTODI TECNOLOGIE A IMPRESE NEL SETTORE DELLE MISURE.INVITO A COMPILAREIL QUESTIONARIO

È stato avviato il Progetto DI.TR.IM.MIS– DIffusione e TRasferimento di tecno-logie a IMprese nel settore delle MISu-re, ammesso a finanziamento nel Pro-gramma RIDITT (Rete Italiana per laDiffusione dell’Innovazione e il Trasfe-rimento Tecnologico alle imprese) delMinistero dello Sviluppo Economico.Il capofila del progetto DI.TR.IM.MISè l’Università del Sannio, mentre glialtri partner sono le Confindustrie diBenevento, Aquila, Taranto e Cosen-za e le Università dell’Aquila, Politec-nico di Bari, Università della Cala-bria, Università di Reggio Calabria.Obiettivo dell’iniziativa è quello dicoinvolgere un insieme di aziende deisingoli territori partner con lo scopo dicreare collaborazioni attive con iricercatori del settore della metrologiadei rispettivi Atenei al fine d’indivi-duare opportunità d’innovazione ap-plicabili allo specifico sistema produt-tivo.Grazie alla partecipazione al proget-to, l’impresa potrà avere a propria di-sposizione ricercatori esperti nell’ana-lisi del fabbisogno metrologico capa-ci, altresì, di definire i campi di appli-cazione delle misure rispetto al siste-ma produttivo oggetto dell’analisi.Ulteriore scopo dell’iniziativa è quellodi sollecitare la nascita, nelle areesuddette, di nuove imprese innovativeche industrializzino e commercializzi-no le nuove tecnologie nel campodelle misure.Per comprendere l’importanza e l’attua-

lità della proposta effettuata, basti pen-sare che, in media, ciascun italianoeffettua ogni giorno almeno 10 misure.Infatti, secondo le ultime stime dellacommissione Europea, l’impegno finan-ziario per il settore delle misure, in unPaese industrializzato, è compreso tra il5% e il 6% del Prodotto Interno Lordo.Questo si tramuterebbe, nel nostroPaese, in una spesa ragguardevole,paragonabile a quella del servizio sa-nitario nazionale.Al fine di poter divenire parte attiva del-l’iniziativa è necessario compilare il que-stionario scaricabile all’indirizzo web www.affidabilita.eu/PdfEventi/Questionario_DITRIMMIS.doce inviarlo via posta elettronica all’indi-rizzo: [email protected], con l’obiettivo di pro-cedere con l’iniziativa.

COMUNICAZIONI, RICERCA E SVILUPPODA ENTI E IMPRESE

Dalla Newsletter Accredia: Certificazione delle competenzePubblicato il Decreto Legislativo

relativo al sistema nazionale di certificazione delle competenze

Entra in vigore il 2 marzo 2013 il De-creto Legislativo n. 13/2013 (G.U. n. 39del 15 febbraio 2013) che – in attuazio-ne dell’articolo 4, commi 58 e 68, dellaLegge Fornero (L. n. 92/2012) – discipli-na l’attività di individuazione, validazio-ne e certificazione delle competenze ac-quisite dalla persona in contesti non for-mali e informali, ossia durante la sua sto-ria di vita, di studio e di lavoro.Il provvedimento individua nei Ministeridell’Istruzione, dell’Università e della Ri-cerca, del Lavoro e delle Politiche socialie dello Sviluppo economico e nelle Regio-ni, gli “enti pubblici titolari” a regola-mentare i servizi di individuazione, vali-dazione e certificazione delle competen-ze, e individua negli “enti titolati” i sog-getti pubblici o privati che possono ero-gare tali servizi. È specificato all’articolo4, comma 5, che tali enti, nel caso in cuieroghino il servizio di certificazione dellecompetenze in conformità alle norme tec-niche UNI, dovranno essere in possessodell’accreditamento rilasciato da ACCRE-DIA. Saranno oggetto di certificazioneunicamente le competenze riferite a qua-lificazioni ricomprese in un repertorio na-zionale costituito da tutti i repertori codifi-cati a livello nazionale e regionale pub-blicamente riconosciuti.

MISURE PER L’INDUSTRIA

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Il monitoraggio degli spostamentiprofondi del terreno

Claudio De Capua, Mariacarla Lugarà, Rosario Morello, Guido Morabito

nei versanti di frana – Uno Smart Sensor MEMS

IL PROBLEMA DEL MONITORAGGIO DELLE FRANE

Le frane possono dare luogo a pro-fonde trasformazioni della superficieterrestre e, a causa della loro poten-ziale pericolosità, devono esserecostantemente oggetto di attenti studie monitoraggi, particolarmente inaree che, per vicinanza ai centri abi-tati o per l’elevato transito, possonoessere classificate a rischio per la vitaumana. Lo scopo dello studio dellefrane è di molteplice natura: da unlato la descrizione, l’interpretazionedei processi e la raccolta di dati perla verifica di modelli fisici e numerici,dall’altro lo sviluppo di sistemi diallarme in grado di contribuire alladefinizione di Piani di Protezione Civi-le finalizzati allo sgombero preventi-vo, temporaneo o definitivo che risul-tino sempre più efficaci.Per “frana” o “dissesto” è da inten-dersi qualsiasi situazione di equilibrioinstabile del suolo, il movimento diuna massa di roccia, terreno o detritilungo un pendio. I fattori o le causeche producono una frana o un movi-

modo da poter selezionare il sistemadi misura più efficace; è quindi fon-damentale conoscere le caratteristichegeologiche del sito d’interesse. Laseconda fase consiste nell’installazio-ne degli strumenti adatti e nell’esecu-zione delle misure di monitoraggio:queste ultime possono essere eseguitein superficie oppure in profondità. Lemisure in superficie più frequenti uti-lizzano la fotogrammetria terrestre, lemisure topografiche o le misure con ilGPS. Le misure degli spostamenti inprofondità vengono eseguite utiliz-zando principalmente i tubi inclino-metrici.I tubi inclinometrici sono tubi in pvc oalluminio inseriti nel terreno e salda-mente ancorati al suolo stabile al disotto della porzione di versante sog-getta a spostamenti. Sono compostida spezzoni, solitamente della lun-ghezza di 3 m, raccordati rigidamen-te tra loro. In tali tubi, che presentanoapposite scanalature, sono fatte scor-rere, attraverso carrellini, sonde con abordo servoinclinometri biassiali ingrado di rilevare l’inclinazione deltubo. I tubi presentano due guide orto-gonali tra loro: tutte le misure devonoessere effettuate in entrambe le orien-tazioni; inoltre la misura inclinometri-ca viene ripetuta a diverse profondità,in base alla risoluzione verticale chesi vuole ottenere.L’utilizzo di sonde mobili introduceulteriori contributi all’incertezza dovu-ti, ad esempio, (i) alla non coinciden-za dei piani contenenti i sensori dellostrumento con quelli di mezzeria dellescanalature, (ii) all’effetto dell’apertu-

Università Mediterranea di ReggioCalabria, Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, delle Infrastrutture e dell’Energia Sostenibile (DIES)[email protected]

A SMART-SENSOR BASED ON MEMS TECHNOLOGY FOR MONITORING LANDSLIDESThe classical approach for the monitoring of deep land movements is basedon rigid inclinometric tubes and mobile probes. This method needs a humanpresence, with high costs, moreover data are often affected by errors,mainly because of the use of mobile probes. The development of a low-costsystem, based on MEMS technology, allows continue observation of deepland movement and a better modeling of the phenomenon.

RIASSUNTOIl monitoraggio degli spostamenti profondi del terreno avviene ancora attra-verso campagne di misure periodiche, utilizzando strumentazione mobile epiuttosto costosa. L’introduzione della tecnologia MEMS per la realizzazio-ne di sensori da installare stabilmente in situ, garantendo adeguate presta-zioni e costi contenuti, può risultare risolutiva per le problematiche legateai metodi tradizionali, e cioè la bassa disponibilità di dati e la presenza dierrori legati all’intervento umano.

IL TEM

A

mento di massa sono molteplici, e sipossono distinguere in tre tipi:• cause predisponenti (ovvero propriedell’ambiente naturale): natura del ter-reno, litologia, giacitura, andamentotopografico, acclività dei versanti,clima, variazioni di temperature tipi-che, idrogeologia ecc.;• cause preparatrici: disboscamento,piovosità, erosione dell’acqua, varia-zione del contenuto d’acqua, azioniantropiche;• cause provocatrici: abbondantipiogge, erosione dell’acqua, terremo-ti, scavi e tagli.I primi due tipi di contributi giocanoun ruolo essenziale nella fase di pre-disposizione del sistema di monito-raggio, in quanto sono informazionida tenere in conto per una correttaanalisi dei dati. Il terzo tipo invececoncorre alla determinazione deglielementi da monitorare per l’indivi-duazione di uno stato di allarme.I sistemi di monitoraggio dei fenome-ni franosi richiedono, nella fase preli-minare, la conoscenza del tipo dimovimento in atto o potenzialmentepossibile nell’area esaminata, in

ra dei giunti di connessione tra i singoli spezzoni di tubo,(iii) alla presenza d’incrostazioni nelle scanalature, e (iv)a una componente legata alla presenza dell’operatoreumano. In alcuni siti, anche se non sono altrettanto diffu-si, sono presenti tubi inclinometrici fissi, in grado diacquisire automaticamente e con continuità le inclinazio-ni. In tali tubi sono installati stabilmente i servoinclinome-tri. A causa del loro costo elevato, tuttavia, normalmentesi installano solo una o due sonde alle profondità ritenu-te più critiche. Quindi i dati forniti dalle strumentazionitradizionali sono o molto scarsi o, se acquisiti in conti-nuo, con una bassa risoluzione verticale.

UN SISTEMA AUTOMATICO PER IL MONITORAGGIO CONTINUO DEGLI SPOSTAMENTI PROFONDI DEL TERRENO

Una colonna inclinometrica di nuova concezioneAlla base del sistema di misura proposto vi è la proget-tazione di un nodo sensore innovativo, costituito da unacolonna inclinometrica di nuova concezione, in cui glispezzoni di tubo non sono più fissati rigidamente traloro, ma collegati attraverso un giunto flessibile che con-sente di seguire più fedelmente le dinamiche del terreno(Fig. 1).

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Figura 1 – Schema del sistema di misura

Tale soluzione consente di ovviare anche alle problema-tiche legate alla progressiva deformazione dei tubi incli-nometrici tradizionali, che dopo un certo periodo ditempo divengono inutilizzabili.Visti gli enormi progressi compiuti dalla sensoristicaMEMS, le cui specifiche metrologiche competono oggicon quelle delle sonde tradizionali a costi fortementecompetitivi, la scelta si è orientata su questo tipo di sen-sori (Tab. 1).

La ricostruzione dello spostamento intesta al tubo avviene attraverso sem-plici relazioni trigonometriche, cono-scendo le inclinazioni dei singolispezzoni di tubo (Fig. 3).

Quindi volendo valutare il modulodello spostamento del sensore h (assu-mendo: h = 1→ base del tubo, h = N→ testa del tubo):

dove L è la lunghezza dello spezzonedi tubo tra un sensore e l’altro. Lo spo-stamento risultante alla testa del tubo,∆s, dunque, si ha per h = N e perdeterminare l’orientazione nel pianopolare:

dove:

Per la riferibilità delle misure è usoriferire ϕ al Nord geografico, qualo-ra non vi sia allineamento con gliassi del sensore, effettuando unarotazione. Lo scostamento rispetto alNord può essere misurato in fased’installazione, e i dati successiva-mente corretti in fase di elaborazio-ne. Gli spostamenti nel terreno sonodeterminati attraverso il raffronto

∆ ∆ Ψx L sin y L sin= × = ×θ ,

ϕ =

− ∑

∑tan 1 ∆

∆yx

∆x L sinh i

i

h

∑ ∑= ×=

φ1

(pressioni e sforzi agenti sulla sche-da), shock termici o meccanici. Perquesto motivo, è necessario eseguireprove statiche per valutare lo scosta-mento delle caratteristiche di sensitivi-tà e zero-g level.

A+1g [g] = AOFF + (1g x Gain)

A–1g [g] = AOFF + (1g x Gain)

Gli offset e il guadagno per l’asse so-no calcolati tramite le equazioni:

Dunque:

Il controllo e la comunicazione con isensori sono stati realizzati attraversouna scheda a microcontrollore instal-lata alla sommità del tubo. Attraversola scheda d’interfaccia avviene anchela trasmissione dei dati al sistema di

A g

A AGainACTUAL

OUT OFF[ ] =−

A g A A

GainA A

g

OFF g g

g g

[ ] = × +( )= ×

+

+ −

+ −

12

12 1

1 1

1 1

Nel sistema proposto, quindi, allabase di ciascuna sezione di tubo è fis-sato un inclinometro triassiale di pre-cisione, digitale, realizzato in tecno-logia MEMS che integra un’interfac-cia di comunicazione SPI-compatibileper la comunicazione. Un sensoreaccelerometrico in uscita produce unsegnale composto da più termini: l’ac-celerazione, la gravità, un offset e ilrumore. Il contributo dato dalla forzadi gravità dipende dall’inclinazioneche l’asse sensibile del sensore harispetto all’asse gravitazionale (verti-cale al suolo): calcolando questo con-tributo si può risalire all’inclinazioneche il sensore ha rispetto all’asse ver-ticale. Con un accelerometro a tre as-si, l’orientazione del sensore può es-sere determinata su un’intera sfera. Sidetermina così l’inclinazione di cia-scun asse del sensore con un sistemadi riferimento fisso, come in Fig. 2.

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; 2013 IL

TEMA

Tabella 1 – Alcune specifiche del sensore

Figura 2 – Relazione tra accelerazioni e inclinazioni

Per quanto riguarda i sensori, le carat-teristiche di calibrazione (sensitività ezero-g level) sono immagazzinate nelsensore e caricate nei registri a ogniattivazione, ma si possono verificareeventuali variazioni dei range specifi-cati a seguito dell’applicazione delsensore sul circuito di elaborazione

elaborazione attraverso un modemHSDPA. Occorre evidenziare che ilsistema si propone per l’osservazionee la registrazione degli spostamentilenti del terreno, quindi operando incondizioni di quasi stazionarietà nonpresenta vincoli stringenti nella sincro-nizzazione.

Figura 3 – Relazione inclinazione/spostamento

Risoluzione accelerometrica (x,y,z) 61 µg

Range di misura accelerazione (x,y,z) ±1,7g

Risoluzione angolare (x,y,z) 9E-5 rad

Range di misura angolare (x,y,z) ±1 rad

delle misure di esercizio, ripetute neltempo, rispetto alla posizione inizia-le (misura di zero).I dati sono ricevuti da una stazione dicalcolo in cui è implementato l’algorit-mo di elaborazione, sviluppato inLabViewTM, che consente di visualiz-zare i diagrammi tipici di queste os-servazioni (diagramma polare, risul-tante dello spostamento) nonché unavisualizzazione 3D della sagoma del-la colonna inclinometrica.Il software consente una classificazionedella frana in base alla velocità mediadegli spostamenti, e avverte l’utentedell’insorgere di situazioni anomale.Questo è possibile grazie al-l’acquisizione non solo dei dati inclino-metrici, ma anche delle accelerazioni.

3. Gad-el-Hak M.,”MEMS: Applica-tion” – Second Edition – Taylor &Francis, (2006).4. Gad-el-Hak M.,”MEMS:Desing” –2nd Ed.– Taylor & Francis, (2006).

5. Cruden D.M., Varnes D.J., Landsi-de Types and Process, in: Landslide:investigation and mitigation, Trans-portation Research Board, NationalAcademy of Sciences, (1996).

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ILTEMA

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Il sistema di misura è in grado, attra-verso tecniche di Sensor Data Fusion,d’integrare i dati risultanti da colonneinclinometriche affiancate e di segna-lare andamenti fuori dalla normagarantendo così una maggiore affida-bilità.

RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI

1. J.A.R. Ortiago, A.S.F.J. Sayao,Handbook of Slope Stabilization,Springer, (2004). 2. M. Sappa, G. Sappa, R. Cavallo,Some considerations on the inclino-meter measures, Querry and Con-struction, (1989).

Claudio De Capua si è laureato in Ingegneria Elettrotecnica pres-so l’Università Federico II di Napoli. Nel 2010 è risultato vincitoredel concorso per un posto di Professore Ordinario presso l’Univer-sità Mediterranea di Reggio Calabria. Dal 2008 è coordinatore delCollegio dei Docenti del Dottorato di Ricerca in Ingegneria dell’In-formazione dell’Università di Reggio Calabria. I principali campi

d’interesse comprendono la Progettazione, realizzazione e analisi metrologicadelle prestazioni dei sistemi di misura automatici, le Misure di potenza in condi-zioni non sinusoidali, le Misure per la qualificazione di azionamenti elettrici avelocità variabile e le Misure per l’uomo e per l’ambiente.

Mariacarla Lugarà si è laureata presso l’Università Mediterra-nea di Reggio Calabria in Ingegneria Elettronica, con il massimodei voti. Dopo la laurea ha svolto attività di ricerca presso un’a-zienda di Ricerca e Sviluppo, occupandosi di progettazione di siste-mi elettronici. Per i risultati conseguiti è titolare di Brevetto Italianoed Europeo come inventore. Dal 2010 frequenta il corso di dotto-

rato in Ingegneria dell’Informazione presso l’Università Mediterranea di ReggioCalabria. Si occupa di Sistemi Automatici di Misura, Reti di Sensori, Monitorag-gio Ambientale, Misure di Power Quality.

Rosario Morello ha conseguito la Laurea in Ingegneria Elettroni-ca nel 2002 con il massimo dei voti presso l’Università Mediterra-nea di Reggio Calabria. È Dottore di Ricerca in Ingegneria Elettricae dell’Automazione dal 2006. Dal 2005 è docente a contratto diMisure Elettriche ed Elettroniche e svolge attività di ricerca pressol’Università Mediterranea di Reggio Calabria. Si occupa di sistemi

di misura, reti distribuite di sensori, taratura e riferibilità metrologica, biomedica,algoritmi di decision-making, incertezza di misura, elaborazione di segnali, moni-toraggio ambientale, Power Quality.

Guido Morabito ha conseguito la Laurea Specialistica in Inge-gneria delle Telecomunicazioni nel 2011. Attualmente frequenta ilcorso di dottorato in Ingegneria dell’Informazione presso l’Universi-tà Mediterranea di Reggio Calabria, come borsista per il progettoGELMinCAL (Generatore Eolico a Levitazione Magnetica in CALa-bria). Si occupa di Sistemi Automatici di Misura, Misure di Power

Quality, Misure su Sistemi di Generazione da fonti Rinnovabili, con particolareriferimento alla generazione eolica.

Tabella 2 – Scala d’intensità delle frane basata sulla velocità

Classe Descrizione Velocità tipica

I Estremamente 6 mm/annolento

II Molto lento 16 mm/anno

III Lento 1,6 m/anno

IV Moderato 13 m/mese

V Rapido 1,8 m/h

VI Molto rapido 3 m/min

VII Estremamente 5 m/srapido

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Dipartimento di Ingegneria Elettricae dell’Informazione, Università di Cassino e del Lazio [email protected]

LA MISURA DELL’ENERGIA ELETTRICA NEL CONTESTODELLA NORMATIVA EUROPEA

Negli ultimi anni, l’introduzione deimisuratori statici di energia elettricae la sempre crescente presenza dicorrenti e tensioni distorte nelle retidi distribuzione hanno innescatouna serie di problematiche metodo-logiche essenzialmente incentratesulle tecniche di misura delle gran-dezze d’interesse, affidate ai sistemidi conversione analogico/digitalepresenti nei misuratori statici, non-ché alla definizione di potenza edenergia in regime deformato, rispet-to alle quali il misuratore stesso devecorrettamente operare mediante ido-nee metriche di misura ai fini dellatariffazione dei consumi.In ambito europeo, la norma di riferi-

mento è la direttiva 2004/22/ECsugli strumenti di misura, nota anchecome MID (Measuring InstrumentDirective) [1]. Essa, nel contesto generale di tutti glistrumenti di misura che hanno valen-za tecnico-economica, definisce irequisiti ai quali i misuratori di ener-gia elettrica attiva devono conformar-si ai fini della loro commercializza-zione e utilizzo. Parallelamente, solo in tempi recenti,è stata definita una normativa (IEEE1459-2010) che ha posto alcuni puntifermi nella definizione delle grandez-ze elettriche anche in condizioni nonsinusoidali [2].Nello specifico, la MID definisce, peri contatori di energia elettrica, treclassi di dispositivi (A, B e C) perognuna delle quali fornisce le specifi-che inerenti le condizioni di funziona-

mento nominali, l’errore massimo tol-lerato, gli effetti ammessi per i distur-bi, ecc.. La MID tuttavia non entra nel dettagliodelle condizioni di prova (grandezzed’influenza, disturbi, ecc.), deman-dando tali aspetti alle “norme armo-nizzate” (specifiche tecniche adottatedal CEN, dal CENELEC e dall’ETSI) eai “documenti normativi” (documenticontenenti specifiche tecniche adotta-te dalla OIML, Organisation Interna-tionale de Métrologie Légale). La lista delle norme armonizzate MIDaggiornata al 5 ottobre 2011 è ripor-tata in [3], mentre un comitato tecnicodell’OIML sta realizzando la racco-mandazione IR46 con lo scopo di for-nire agli organismi di regolamenta-zione una serie di requisiti e prove,facilmente adottabili, per soddisfarele esigenze della MID [4].

ASPETTI SALIENTI

Dal punto di vista della caratterizza-zione metrologica dei misuratori dienergia elettrica, ci sono da sottoli-neare alcuni aspetti rilevanti:• gli attuali standard di riferimentodefiniscono, per le potenze attiva ereattiva, i requisiti metrologici che imisuratori devono possedere unica-mente con riferimento a condizioni dialimentazione sinusoidale;• in condizioni di alimentazione nonsinusoidale, vengono considerate soloalcune condizioni operative, e unica-mente per la misura della potenza at-tiva;

ELECTRICAL ENERGY METERS AND THE EUROPEAN DIRECTIVEThe introduction of static electrical Energy meters and of the European Direc-tive on legal meters (MID) gives rise to a number of problems in the eva-luation of the prescribed compliance. In particular, the “reference condi-tions” to be considered in the electrical energy meter testing, and the metricsto be followed by energy meters to estimate the active energy are not easyto be formalized and standardized, especially in the presence of non-sinu-soidal conditions. In this paper, some of these aspects are critically exami-ned, trying to give a contribution to the solution of the problem also on thebasis of experimental tests that highlighting differences that could ariseusing different metrological approaches.

RIASSUNTOL’introduzione dei contatori statici di energia elettrica e la formulazione didirettive europee riguardo ai misuratori fiscali hanno innescato una serie diproblematiche nella valutazione della prescritta conformità. In particolare,le “condizioni di riferimento” rispetto alle quali i contatori statici vanno veri-ficati, e le metriche con cui i contatori stessi devono eseguire il calcolo del-l’energia attiva fluente, specie in presenza di alimentazioni deformate, risul-tano di non facile formalizzazione e standardizzazione. In questo articolo,alcuni di tali aspetti vengono esaminati in maniera critica, cercando di for-nire un contributo alla risoluzione del problema anche sulla base di verifi-che sperimentali che evidenziano le differenze che possono scaturire utiliz-zando approcci metodologici diversi.


I contatori staticidi energia elettrica

Andrea Bernieri, Giovanni Betta, Luigi Ferrigno, Marco Laracca

La conformità dei contatori statici alle norme europee è assicurata?IL TEM

A

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• i costruttori implementano tecnichedi acquisizione ed elaborazione deisegnali anche molto differenti fra loro(ad esempio, nella frequenza di cam-pionamento), che risultano equivalentiin regime sinusoidale ma che possonopresentare differenze rilevanti in regi-me deformato.Inoltre, ai fini della verifica di confor-mità dei misuratori, le norme presen-tano alcuni aspetti salienti:• viene definito l’errore massimo tolle-rabile (MPE – Maximum PermissibleError), ottenuto dalla combinazione del-l’MPE base (ovvero il valore estremodell’errore di un contatore operante incondizioni di funzionamento nominali)e della variazione dell’MPE (ovvero ilvalore estremo della variazione dell’er-rore di un contatore quando una gran-dezza d’influenza varia rispetto allecondizioni di funzionamento nominaliall’interno di un determinato range);• tutti gli errori devono essere valuta-ti rispetto a un valore di “energia diriferimento”;• la potenza attiva è definita come lamedia della potenza istantanea,senza far alcun riferimento alla normaIEEE 1459-2010 [2].Come è possibile immaginare, la com-binazione di tutti tali elementi comportaproblematiche non trascurabili per ladefinizione corretta sia della grandezzada misurare sia delle tecniche di misura,e conseguentemente delle caratteristichetecnologiche che i dispositivi di misuradevono possedere, ai fini della loro con-formità e del loro utilizzo in rapportoalla normativa esistente.Nel seguito, a scopo esemplificativo,viene analizzato uno di tali elementi,quello relativo alla definizione di “ener-gia di riferimento”, anche al fine dicontribuire a individuare correttamenteuna procedura di prova dei contatoriche risulti coerente con le indicazioninormative e contemporaneamenteabbia una reale valenza metrologica.

L’“ENERGIA DI RIFERIMENTO”

Come va quindi definita e ottenutal’“energia di riferimento”? È preferibi-le l’utilizzo di uno strumento di riferi-mento o un calcolo di riferimento

(come avviene, ad esempio, per i con-tatori di calore)? Inoltre, qual è lametrica da utilizzare per la valutazio-ne della potenza di riferimento? Poi-ché i test di conformità devono esserefatti in presenza di armoniche e sub-armoniche, qual è il tempo d’integra-zione o la frequenza di campiona-mento da considerare per la determi-nazione dell’“energia di riferimento”?Al fine di evidenziare l’incidenza ditali aspetti sulla determinazione del-l’energia di riferimento, è stata messaa punto una stazione di misura che,riprendendo il classico schema di veri-fica dei contatori di energia per con-fronto con uno strumento campione,consente di esplorare diverse soluzio-ni grazie alla sua versatilità e flessibi-lità, sia nella generazione delle cor-renti e delle tensioni di prova, sia nel-l’implementazione di diverse metrichedi misura.La Fig. 1 riporta lo schema circuitaledella stazione. La sezione di genera-zione utilizza un Pacific Power Sourcein configurazione watt-hour, che per-mette la generazione di segnali arbi-trari nel campo di frequenze da20 Hz a 20 kHz con potenze fino a0,5 kVA e 12 kVA per le uscite in ten-sione e corrente rispettivamente. Lasezione di misura è composta da unwattmetro digitale (YokogawaWT3000) che permette d’implementa-re diverse metriche per la misura di

potenza attiva e reattiva, e da unascheda di acquisizione dati (NationalInstruments PCI-6254) corredata disonde di tensione (Tektronix P5205) ecorrente (Tektronix A621). Infine, unopportuno algoritmo di gestione emisura permette l’acquisizione conti-nua dei segnali di tensione e corrente,l’elaborazione per il calcolo dellegrandezze d’interesse e la loro memo-rizzazione.Le prove sono state condotte conside-rando segnali di prova caratterizzati dadifferenti valori di armoniche e interar-moniche definiti nella OIML IR46 e nellenorme armonizzate MID [5]:• Prova 1: Tensione e corrente sinusoi-dali e fattore di potenza 0,8;• Prova 2: Tensione e corrente nonsinusoidali (solo armoniche);• Prove 3 e 4: Tensione e corrente nonsinusoidali con armoniche e interar-moniche di differenti ampiezze.I risultati di misura sono stati elabora-ti con riferimento a due differentimodalità di calcolo della potenza atti-va, rispettivamente nel dominio deltempo (PT) e della frequenza (PF),entrambe considerate nella [2]:

dove l’intervallod’integrazione [τ,τ+kT] è riferito aun numero intero kdi periodi T deisegnali (compo-nente fondamenta-le), mentre v, i,sono i valori istan-tanei di tensione ecorrente e Vn, Insono i valori effica-ci delle armonichedi tensione e cor-rente sfasate tra diloro dell’angolo ϕna esse relativo. Loscostamento ∆Pconsiderato è statoelaborato come:

P V IF nn n n= ∑ cosϕ

P

kTvidtT

kT= +∫

1ττ

N.01ƒ

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TEMA

Figura 1 – La stazione di misura

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ILTEMA

N.01ƒ

;2013

∆P = (PT-PF)/PF*100

La Tab. 1 mostra i risultati della poten-za attiva misurata mediante il wattme-tro digitale utilizzando le due diversedefinizioni di potenza attiva (risultatisimili sono stati ottenuti applicando lestesse definizioni di potenza ai datiacquisiti dalla scheda di acquisizionedati). Le due definizioni di potenzaforniscono gli stessi risultati in condi-zioni sinusoidali o in presenza diarmoniche (prove 1 e 2), mentre risul-tati differenti si ottengono in presenzad’interarmoniche con errori che pos-sono anche essere significativi (prove3 e 4).

miche dai punti di vista sia della pro-duzione e commercializzazione deidispositivi, sia dell’accettazione deirisultati di misura ai fini della contabi-lizzazione dell’energia consumata.Tale aspetto, assolutamente non tra-scurabile per tutte le ricadute econo-miche e legali connesse, imponeun’attenta lettura dei principi normati-vi esistenti e un’adeguata integrazio-ne con approcci metodologici idoneia superare le attuali ambiguità inter-pretative, e a consentire un’adeguataaffidabilità metrologica delle tecnichedi verifica degli strumenti di misura.


1. EU Directive on Measuring Instru-ments (MID), European Parliament and

of the Council, 2004/22/CE, 2004.2. 1459 – IEEE Standard Definitionsfor the Measurement of Electric PowerQuantities Under Sinusoidal, Nonsi-nusoidal, Balanced, or UnbalancedConditions, IEEE Std 1459-2010,Mar 2010.3. Information and notices – Publica-tion of titles and references of harmo-nised standards under the directiveMID, Official Journal of the EuropeanUnion, 2011/C 292/02.4. Active Electrical Energy Meters,DRAFT OIML IR46-1 and -2, Aug.2010.5. A. Bernieri, G. Betta, L. Ferrigno,M. Laracca, “Electrical Energy Mete-ring in Compliance with Recent Euro-pean Standards,” IEEE Int. Instr. andMeas. Tech. Conf.-I2MTC 2012, Graz– AUSTRIA, May 2012.

Tabella 1 – Risultati sperimentali

Prova Potenza attiva misurataPT [W] PF [W] ∆P [%]

1 1.280,3 1.280,3 0,0

2 1.724,6 1.724,6 0,0

3 2.641,9 2.631,5 0,4

4 2.659,0 2.615,7 1,6

I risultati dimostrano che, anche con-siderando lo stesso strumento di riferi-mento, la mancanza di definizioneunivoca della metrica da utilizzareper la valutazione della potenza diriferimento può dar luogo a grandivariazioni della “energia di riferimen-to” influenzando la conformità o nonconformità del contatore di energia inprova. Proseguendo nell’indaginesperimentale, risultati analoghi sonostati ottenuti anche variando i tempid’integrazione e la frequenza di cam-pionamento.In conclusione, è evidente come lanormativa esistente, pur dettandoprincipi generali indubbiamentenecessari e condivisibili, presentaalcuni gradi di libertà nell’identifica-zione delle metodologie di misura enell’elaborazione dei risultati. Questipossono indurre ambiguità interpreta-tive o addirittura condizionare la con-formità o la non conformità secondola MID dei misuratori statici di energiaelettrica, con tutte le ricadute econo-

Andrea Bernieri è professore Ordinario di Misure Elettriche edElettroniche presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica e dell’In-formazione dell’Università di Cassino e del Lazio Meridionale. Isuoi interessi scientifici sono rivolti alla caratterizzazione metrologi-ca delle misure di potenza elettrica in regime deformato, alla dia-gnostica non distruttiva di materiali conduttori mediante Eddy Cur-

rent, allo sviluppo di sistemi automatici di misura per il monitoraggio ambientale.

Giovanni Betta è professore Ordinario di Misure Elettriche edElettroniche presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica e dell’In-formazione dell’Università di Cassino e del Lazio Meridionale. Isuoi interessi scientifici sono rivolti alla realizzazione e caratteriz-zazione di sensori, alle misure di potenza elettrica in regime defor-mato, allo sviluppo e alla caratterizzazione di sistemi intelligenti di

misura basati su tecniche di soft-computing, alle tecniche di Instrument Fault Detec-tion and Isolation.

Luigi Ferrigno è ricercatore confermato di Misure Elettriche edElettroniche presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica e dell’In-formazione dell’Università di Cassino e del Lazio Meridionale. Isuoi interessi scientifici sono rivolti alla realizzazione e caratteriz-zazione di sensori e sistemi di misura per la diagnostica non distrut-tiva, alla realizzazione e caratterizzazione di sensori e sistemi di

telecomunicazione in ambito WSN, alla realizzazione di metodi e sistemi per lacaratterizzazione di componenti e sistemi elettrici in regime non sinusoidale.Attualmente è il responsabile del laboratorio accreditato di taratura AccrediaLAT105.

Marco Laracca è ricercatore confermato di Misure Elettriche edElettroniche presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica e dell’In-formazione dell’Università di Cassino e del Lazio Meridionale. Isuoi interessi scientifici sono rivolti alla realizzazione e caratteriz-zazione di sensori e sistemi di misura per la diagnostica non distrut-tiva, alle misure di potenza elettrica in regime deformato, alle misu-

re di power quality .

Research@home e Research for innovation_ Gruppo [email protected]

Nel mondo produttivo dell’elettrodome-stico, i controlli e il monitoraggio dellemisure dimensionali sono caratteristichefondamentali per garantire alta qualitàal prodotto finale: in questo aspetto èfortemente incluso il concetto predomi-nate di “lean production” [1, 2]. Lemisurazioni relative a gap, allineamen-ti, parallelismi, ortogonalità e la verificadelle quote dimensionali che sono sta-bilite in fase di progettazione, sono fon-damentali nelle diverse fasi di produ-zione e assemblaggio. Limitandoci allaproduzione di lavatrici, un punto criticoè la zona del mozzo, posizionata nellavasca posteriore della lavatrice. Infattiin essa vi è il collegamento tra la parteinterna della lavatrice (cesto metallicoruotante) e la puleggia connessa trami-

te la cinghia al motore elettrico: tale col-legamento attraversa la vasca in plasti-ca, solitamente divisa in due parti (ante-riore e posteriore), che ha la funzionedi raccogliere l’acqua di lavaggiodurante la rotazione del cesto metalli-co. Tutta questa unità è detta “WashingUnit” (WM, acronimo che d’ora in avan-ti utilizzeremo in questo articolo) ed è ilcuore dell’elettrodomestico. Un requisi-to fondamentale dell’area del mozzo èla sua tenuta.Un posizionamento corretto dellaguarnizione evita fuoriuscite d’acquanella zona del mozzo, che danneg-gerebbe i cuscinetti e quindi l’interalavatrice in modo irreparabile in fasedi funzionamento. Inoltre, la scopertadi tale tipologia di difetto alla fine

della linea, nei test funzionali, quan-do la macchina è completamenteassemblata, ha un costo elevato diriparazione per i produttori di elettro-domestici: l’intera WM deve esseresostituita completamente dal momentoche, nella maggior parte dei casi, lavasca posteriore e quella vasca ante-riore sono saldate per contenere ilcestello metallico.Un disegno 3D della vasca posterioreè riportato in Fig. 1, dove vengonoevidenziati i dettagli del montaggiodella guarnizione.

NON-CONTACT DIMENSIONAL MEASUREMENTS OF WASHING MACHINES COMPONENTSIn this paper, the on-line implementation of a Loccioni Group 3D profilo-metry system on washing machine production line is presented. The goal isto exploit advanced image processing technologies within low-cost imple-mentation conditions. An automatic station for dimensional quality controlin production line has been realized: this has been necessary for the asses-sment of correct seal insertion in the washing machine rear tub. To validatethe on-line measurements performed by the system, a comparison with a 3DCoordinate Measurement Machine (CMM) has been carried out. The uncer-tainty analysis is reported from the metrological point of view.

RIASSUNTOIn questo articolo verrà trattata l’implementazione in linea di un sistema di pro-filometria laser per un impianto produttivo di lavatrici, completamente realiz-zato dal Gruppo Loccioni. L’obiettivo è coniugare tecnologie avanzate di ana-lisi delle immagini con i requisiti di basso costo che sono necessari per le indu-strie di elettrodomestici, nell’ottica di un mercato sempre più competitivo.Il sistema implementato è inserito in una stazione completamente automaticaper il controllo dimensionale di qualità in linea di produzione: ciò è necessa-rio per la valutazione del corretto inserimento della guarnizione in gommanella parte posteriore della vasca della lavatrice. Questa stazione esegue unamisurazione senza contatto del profilo della guarnizione senza la presenzadell’operatore, e comunica con il sistema di supervisione della linea.Al fine di convalidare le misurazioni on-line eseguite dal sistema, è stato effet-tuato un confronto con una macchina di misura a coordinate 3D (CMM) dalaboratorio, riportando l’analisi dell’incertezza dal punto di vista metrologico.

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Controllo dimensionalesenza contatto

P. Pietroni, B. Torcianti, G. Di Fulvio, A. Bruni, C. Cristalli

sulla guarnizione di tenuta del cuscinetto della lavatriceIL TEM

A

Figura 1 – Vista della vasca posteriore della WM e dettaglio della connessione mozzo-puleggia

Un modo per verificare l’inserimentocorretto della guarnizione sulla vascaposteriore della WM è misurare ledistanze tra il livello del cuscinetto e laparte esterna della tenuta in plastica.La superficie di tenuta della guarni-zione non è piatta, ma è composta dadiversi anelli in gomma che sono inrilievo di circa 1÷2 mm. Pertanto,sulla base del modello di lavatrice,può essere considerato un solo anellocome riferimento per le misure didistanza, con lo scopo di verificare lacorretta tenuta. La planarità di questesuperfici garantisce la tenuta. In que-sto campo le misurazioni senza con-

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tatto sono sempre più richieste enecessarie, dal momento che eseguo-no la misura preservando l’integritàdei componenti e sono facilmentecompatibili con il tempo di ciclo dellaproduzione, che è sempre spinto araggiungere il suo minimo per strate-gie di mercato e di produzione.Attualmente i laser e i sistemi di visionesono molto utilizzati per le problemati-che di controllo di qualità delle lineeindustriali di produzione [1, 3-4]. Inparticolare, l’attenzione di questo arti-colo è focalizzata sull’applicazione delprofilometro laser. Il Gruppo Loccioni(d’ora in avanti la sigla GL verrà usatacome acronimo) ha dunque sviluppatouna stazione di prova dedicata allamisura dimensionale in questa zona.

IL PROFILOMETRO LASER

Il nucleo della stazione è il profilome-tro laser, che esegue una misurazionesenza contatto nel modo seguente: laproiezione della linea laser sullasuperficie sotto osservazione è acqui-sita mediante una telecamera e post-processata con algoritmi di analisidelle immagini, realizzati internamen-te e dedicati all’estrazione della coor-dinata Z, vale a dire la profondità(vedi Fig. 2).Un dettaglio del profilometro è ripor-

profilometro laser presenta i seguentipunti di forza: innanzitutto è uno stru-mento versatile, adatto anche per varieattività di misura dimensionale nonrelegate solo al settore degli elettrodo-mestici. Esso è uno strumento utile nelleapplicazioni in cui è necessaria unaricostruzione 3D dell’oggetto in brevetempo. Dal momento che esso acquisi-sce un profilo intero, la ricostruzione disuperfici 3D richiede meno temporispetto a un sensore laser di distanzaa singolo punto. Rispetto alle sondemeccaniche a contatto, il vantaggio èla minor usura e il fatto che la superfi-cie misurata, non rigida essendo unaguarnizione di tenuta in gomma, nonviene deformata.Il profilometro, inoltre, non richiede unoggetto metallico come target, come nelcaso di un sensore induttivo, e può esse-re impostato a distanze di lavoro mag-giori rispetto ai campi di misura tipici diun sensore capacitivo, garantendo un’a-deguata risoluzione. Infine, diversamen-te rispetto ai sensori a ultrasuoni, lemisurazioni del profilometro laser sonorobuste per una vasta gamma di tempe-rature e livelli di umidità.La taratura dello strumento è una que-stione fondamentale per garantire lanecessaria precisione. Per questomotivo in questo articolo viene propo-sta una procedura secondo standardinternazionali per la valutazione del-l’incertezza, grazie a un sistema rea-lizzato ad hoc e sviluppato in Lab-VIEWTM. Per la taratura in Z, un piano di riferi-mento, trattato superficialmente in mo-do da garantire il minor effetto di spec-kle possibile, è posizionato a diversedistanze rispetto alla telecamera graziea una slitta di precisione. Per estrarreinformazioni 3D dalle immagini 2D, laposizione della linea laser è mappatain coordinate Z dall’algoritmo di trian-golazione, utilizzando un’interpolazio-ne polinomiale, cosicché le distorsionidell’immagine vengono corrette dallacalibrazione della fotocamera.L’operatore è assistito durante tutta laprocedura di calibrazione. In particola-re, tecniche di elaborazione del segna-le vengono applicate ai profili grezzi al

fine sia di filtrare il rumore ottico dovu-to a superfici polverose o riflessionisecondarie, sia di riconoscere automa-ticamente le aree d’interesse. Sui profiliacquisiti, è possibile valutare le diffe-renti distanze della guarnizione sia neiconfronti del cuscinetto A e che dellavasca (vedi Fig. 4).

N.01ƒ

; 2013 IL

TEMA

Fig. 2 – Schema della configurazione di triangolazione

Figura 4 – Distanze monitorate per il controllo di tenuta

Figura 3 – Dettaglio del profilometro

tato in Fig. 3. Entrando nelle specifi-che del sensore, le sue caratteristichesono riportate qui di seguito in terminidi precisione e intervallo di misura:• Accuratezza in Z: ±0,07 mm secon-do [4, 5];• Campo di misure asse X: 100 mm;• Risoluzione in X: 0,05 mm;• Potenza laser: 50 mW @ 660 nm;• Interfaccia di comunicazione: Giga-bit-Ethernet;Rispetto ad altre tipologie di sensori, il

STAZIONE AUTOMATICA

La stazione (Fig. 5) può funzionare inmodalità automatica e manuale ed èstata sviluppata interamente in am-biente LabVIEWTM. Nella Fig. 5 c’èuno screenshot del programma princi-pale che governa la stazione diprova. La struttura è posizionata sullalinea dei nastri trasportatori ed è fis-sata al piano tramite smorzatori dedi-cati al suo isolamento verso le vibra-zioni del terreno. Il sistema è dotato digruppo pneumatico di traslazionedella testa di misura, e un sollevatoreper il pallet porta-pezzo. Un altro di-spositivo pneumatico ruota la testa dimisura di 90° in senso orario e antio-rario. In questo modo, sono acquisitidue diametri della guarnizione di te-nuta e il controllo viene eseguito su 4punti. Il software acquisisce i profili, lianalizza e confronta gli intervalli diaccettabilità della planarità e delle di-stanze sopraccitate per dare un OK/NOT OK. Per sintetizzare i diversi aspetti delsistema, i suoi principali vantaggi sono:• incertezza delle misure senza con-tatto pari a 0,1 mm;• possibilità di monitorare il 100%della produzione;• programma di servizio per la cali-brazione, la configurazione e il setupdel sistema;• interfaccia user-friendly e adattabile.

ILTEMA

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RISULTATI

Per convalidare la metodologia dimisura proposta, è stata effettuata unacampagna di misurazioni. Il confrontoè stato fatto rispetto a una macchinadi misura a coordinate (CMM) presacome standard di riferimento. I risulta-ti sono forniti in termini di planarità,parametro fondamentale per la linea

di produzio-ne dal mo-mento cheassicura latenuta dell’u-nità di lavag-gio. Sono stati e-seguiti due ti-pi di test: inprimo luogo,5 vasche so-no state misu-

rate tre volte in modalità off-line dalCMM e dal sistema del Gruppo Loccio-ni in modalità manuale per un confron-to della planarità; in secondo luogo,con il sistema in modalità on-line,durante la produzione, 30 vasche sonostate misurate e confrontate con CMMoff-line (Fig. 6).Per questo confronto sono state seguitele procedure standard della linea di

produzione per tali misurazioni: al finedi valutare la planarità, sono stati misu-rati con la CMM 12 punti sul diametrodella guarnizione, e il calcolo della pla-narità è valutata come la differenza trai valori massimi e minimi. Con la primaserie di test, la ripetibilità del sistema GLrelativa alla planarità è valutata pari a± 0,10 mm come due volte la devia-zione standard (vedi dati in Tab. 1).

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Figura 5 – Immagini della stazione e del pannello di controllo

Figura 6 – Le 30 misurazioni della planarità relative a CMM(off-line linea verde ) e al sistema

del gruppo Loccioni (on-line linea blu)

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Inoltre il delta massimo assoluto tra lemisure CMM e GL planarità è di circa0,1 mm (vedi Tab. 2). La seconda fase è caratterizzata damisure di planarità produzione on-line(vedi Fig. 6), valutate in relazione allaCMM. La deviazione standard e lamedia sulle 30 vasche sono state rispet-tivamente per la stazione Gruppo Loc-cioni 0,243 mm e 0,138 mm, mentreper CMM 0,253 mm e 0,134 mm,quindi, in perfetta corrispondenza e

compatibilità. A questo punto è utile discuteredei fattori che influenzano l’incer-tezza della misura. In primo luo-go è necessario prendere in con-siderazione la tolleranza di pla-narità di pallet, che è di 3 mm, ein generale le tolleranze dimen-sionali di una linea di produzio-ne, che non sono confrontabilicon un sistema di laboratorio.Poi, per la natura stessa del prin-cipio di triangolazione ottica, vi èanche un’incertezza di localizza-zione dei punti tra i due sistemi.Un altro aspetto importante èche le misurazioni del profilo-metro laser sono state ottenutesu superfici di diversi materiali,colori e proprietà ottiche: laparte in plastica è bianca, laguarnizione è in gomma nerae il cuscinetto è grigio metalli-co altamente riflettente. Tuttiquesti fattori contribuiscono nelbudget finale d’incertezza, maproprio per i risultati ottenutisottolineano la robustezza eaffidabilità del sistema delGruppo Loccioni.

CONCLUSIONI

Nel nuovo orizzonte del controllo quali-tà dell’industria degli elettrodomestici ein particolare per le lavatrici, l’applica-zione del profilometro laser può aumen-tare le informazioni sull’andamentodella produzione ed è molto utile per ilcontrollo e monitoraggio dimensionale.Il profilometro laser Loccioni è una solu-zione a basso costo, integrata in unastazione di test automatizzata per il con-

trollo delle dimensioni della guarnizioneinserita nella vasca posteriore. Tale solu-zione fornisce misurazioni totalmentenon invasive e senza contatto. La sua af-fidabilità e la sua robustezza sono statedimostrate valutando la sua accuratezzarispetto a una CMM. La dettagliata ana-lisi metrologica mette in evidenza lecause che determinano il budget d’incer-tezza, rivelando che i risultati ottenutisono molto soddisfacenti e promettenti,considerando le condizioni di lavorodella linea di produzione.

BIBLIOGRAFIA

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TEMA

Tabella 1 – Ripetibilità in termini di delta min-max sulle vasche di GL per le prove di ripetibilità

misurazione vasca1 vasca2 vasca3 vasca4 vasca5

1 0,545 0,312 0,414 0,446 0,635

2 0,553 0,250 0,407 0,427 0,608

3 0,609 0,344 0,409 0,502 0,656

Max-Min 0,064 0,094 0,007 0,075 0,048

Tabella 2 – Misure CMM-stazione GL [mm]

Misurazioni Misurazioni DeltaGL CMM CMM

# Plan. Plan. ∆Plan.

1 0,545 0,636 0,091

2 0,312 0,335 0,023

3 0,414 0,363 -0,051

4 0,446 0,444 -0,002

5 0,635 0,526 -0,109

1 0,553 0,636 0,083

2 0,250 0,335 0,085

3 0,407 0,363 -0,044

4 0,427 0,444 0,017

5 0,608 0,526 -0,082

1 0,609 0,636 0,027

2 0,344 0,335 -0,009

3 0,409 0,363 -0,046

4 0,502 0,444 -0,058

5 0,656 0,526 -0,130 Paolo Pietroni si lau-rea in Ingegneria Mecca-nica presso l’UniversitàPolitecnica delle Marchedove consegue anche ilPh.D. Dal 2010 è nellaResearch@home del Grup-

po Loccioni, dove indirizza le sue com-petenze al mondo degli elettrodomesticie ai componenti per il Solare, Legno eVetro. La sua ricerca riguarda lo svilup-po di sistemi automatici dotati di dispo-sitivi per misure senza contatto e noninvasive, sistemi di visione 2D e 3D peril controllo di qualità.

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ILTEMA

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Gianluca Di Fulvio si laurea in Ingegne-ria Elettronica presso l’Università Politecnicadelle Marche. Ha un’esperienza decennalematurata all’interno del Gruppo Loccionicome sviluppatore software ad alto livello inparticolare nei sistemi di Machine Vision.Attualmente è Reaserch@home Manager del

Gruppo Loccioni. La sua ricerca è indirizzata al 2D e 3DImage processing.

Barbara Torcianti ha conseguito il diplo-ma in Ingegneria Elettronica nel 2003 pres-so l’Università Politecnica delle Marche. Nel2003 fa parte del gruppo di ricerca “PatternRecognition Group – Technical University ofDelft – Netherlands”. Dal 2004 al 2012 èstata Research@home Manager presso il

Gruppo Loccioni studiando le differenti tecniche di PatternRecognition basate sulle più recenti applicazioni d’intelli-genza Artificiale per il controllo di qualità in linea di pro-duzione.

Cristina Cristalli si laurea presso l’UniversitàPolitecnica delle Marche in Ingengneria Elettro-nica nel 1990 e consegue il Ph.D. in Bioinge-gneria presso l’Università degli Studi di Bolognanel 1995. Dopo un’esperienza presso l’Electro-nic Design Center della Case Western ReserveUniversity – Cleveland (OH), dove lavora sulle

tecnologie a film sottile per sensori, dal gennaio 1996 anovembre 1998 lavora alla Instrumentation Laboratory SpA suapplicazioni di sensori in ambito biomedico. Dal 1998 è Diret-tore della Research for Innovation del Gruppo Loccioni impe-gnata soprattutto nella ricerca di tecniche di pattern recognitionper applicazioni nel controllo qualità, sensori e data fusion.

Andrea Bruni si laurea in Ingegneria Mecca-nica presso l’Università Politecnica delle Marchenel 2004 e consegue il Ph.D. in tecniche avan-zate di verifica sui sistemi di misura micro emacro per le ottiche 2D e 3D nel 2007. Dal2007 lavora nella Reasearch for Innovation delGruppo Loccioni dove applica le sue competen-

ze in sistemi di misura ottica a livello industriale.

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Dipertimento di Sistemi Elettricie Automazione, Università di [email protected]

MEASUREMENT FOR THE ANALYSIS OF THE BEHAVIOUR OF BATTERIES, SUPERCAPACITORS AND FUEL CELLSAmong energy source units, batteries, supercapacitors and fuel cells are thesubject of increasing interest and development for several industrial appli-cations. In particular, they represent an important challenge in the field oftransportation as an alternative to traditional fuels. As a consequence of thecomplexity and multiphysical nature of such devices, the characterization oftheir energetic behavior opens to interesting measurement aspects. In thispaper, a few basic concepts related to the frequency dispersion of the elec-trical permittivity and to the hysteresis phenomena formation are shortlyrecalled, and the results of an experimental analysis performed on a super-capacitor and two fuel cells are presented.

RIASSUNTOSorgenti di energia quali batterie, supercondensatori e fuel cell stanno rice-vendo crescente attenzione e sono oggetto di sviluppo per applicazioni nelsettore dei trasporti come sistemi alternativi all’impiego di combustibili tra-dizionali. L’importanza della caratterizzazione delle effettive prestazionienergetiche apre interessanti problematiche di misura che mostrano aspettidi complessità anche a seguito della natura multifisica dei dispositivi consi-derati. Dopo un accenno ad aspetti di base legati alla dispersione in fre-quenza della costante dielettrica e alla formazione di fenomeni d’isteresi, siriportano in questo articolo i risultati di un’analisi sperimentale condotta suun supercondensatore e due fuel cell.

UNITÀ SORGENTI PER DISPOSITIVI A PROPULSIONE ELETTRICA

La crescente attenzione verso disposi-tivi a propulsione elettrica e lo svilup-po di unità sorgenti di energia elettri-ca alternative all’impiego di combusti-bili tradizionali aprono problematichedi misura di particolare importanzaper la corretta stima delle prestazionie l’identificazione di modelli equiva-lenti di tali sistemi generatori. La di-sponibilità di potenza ed energia spe-cifiche in rapporto alla massa costitui-scono l’aspetto centrale su cui con-frontare le prestazioni energetiche deidispositivi sorgenti. Questo datodiventa ancora più importante nel-l’ambito dei trasporti in cui pesi e vo-lumi possono essere determinantinella scelta di una data sorgente dienergia elettrica.Tra i più diffusi sistemi sorgenti di

energia elettrica per applicazioniveicolari vi sono le batterie, i super-condensatori e le fuel cell che pre-sentano caratteristiche differenti, siaper il principio di funzionamento, siain termini di energia e potenza spe-cifica [1]. I supercondensatori sonointrinsecamente accumulatori di ener-gia elettrica e sono generalmentedefiniti dispositivi “power oriented”.A oggi, a fronte di livelli relativa-mente alti di potenza specifica, for-niscono valori di energia specificamodesti. Le batterie sono dispositividi accumulo di energia elettrochimi-ca e hanno caratteristiche energeti-che diverse a seconda della loro tec-nologia realizzativa. Vi sono infattibatterie prevalentemente “poweroriented”, quindi con elevate poten-ze specifiche, e batterie maggior-mente “energy oriented” con elevateenergie specifiche. Le fuel cell hanno

avuto un notevole sviluppo negli ulti-mi anni sia come generatori di ener-gia statica, sia per il settore dei tra-sporti elettrici. Tali generatori nonsono accumulatori ma vengono ge-neralmente classificati come disposi-tivi “energy oriented”.L’utilizzo dei diagrammi di Ragoneoffre una rappresentazione molto con-veniente delle prestazioni energetichedescritte. In Fig. 1 si riporta un dia-gramma di Ragone in cui sono indi-cate le regioni di lavoro raggiunte daalcune tipologie di batterie, supercon-densatori e fuel cell [2]. Come evi-denziato dal diagramma, i supercon-densatori raggiungono attualmen-te valori di potenza ed energia speci-fica superiori a 10.000 W/kg e5 Wh/kg, le batterie agli ioni di litiovalori di 1.000 W/kg e 100 Wh/kg,le fuel cell valori di 100 W/kg e200 Wh/kg.La distinzione tra i vari sistemi sorgentidescritti non esclude possibili configu-razioni miste. Quindi, per esempio, unveicolo puramente elettrico può preve-dere l’utilizzo di una batteria “energy


Misure per l’analisi del comportamento di sorgenti di energia

Bernardo Tellini, Mirko Marracci, Roberto Ferrero

batterie, supercondensatori e fuel cellIL TEM

A

Figura 1 – Diagrammi di Ragone

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oriented” e di un supercondensatoreper la gestione dei picchi di potenza.Inoltre, più in generale, batterie, super-condensatori e fuel cell debbono ope-rare in diverse e variabili condizioni dicarico, oltreché interfacciarsi con siste-mi di elettronica di potenza come con-vertitori DC/DC o DC/AC. La presen-za di armoniche introdotte dai conver-titori di potenza può determinare per-dite aggiuntive e alterare in generale leprestazioni dei dispositivi sorgenti. Peri supercondensatori inoltre la scelta diun’opportuna frequenza di lavoro puòcompromettere significativamente leprestazioni attese.In questo senso, un utilizzo adeguato ditecniche di misura come la spettrosco-pia d’impedenza e la caratterizzazionedi curve di polarizzazione risulta impor-tante al fine di determinare il comporta-mento elettrico, e di stimare le presta-zioni energetiche nonché l’efficienza ditali sistemi generatori. Seppure le meto-

dologie indicate siano tecniche di misu-ra classiche, l’applicazione ai suddettisistemi generatori comporta una certacomplessità della misura per la naturamultifisica di alcuni dispositivi, e richia-ma aspetti di base da gestire corretta-mente per la stima di parametri circuita-li equivalenti legati a fenomeni d’isteresie dispersione in frequenza degli stessi.A questo scopo si richiama il fenomenodi dispersione in frequenza della co-stante dielettrica e la possibilità di for-mazione d’isteresi durante processi dipolarizzazione per chiarire i risultati diuna analisi sperimentale condotta susupercondensatori a doppio strato efuel cell di tipo PEM (polymer electroly-te membrane) e l’approccio all’identifi-cazione di alcuni parametri di modellicircuitali. Gli studi sono stati svolti inparte nell’ambito di due progetti finan-ziati dalla Regione Toscana, il progettoH2 Filiera Idrogeno e il progetto IDIN-TOS. Il primo progetto, già concluso,

aveva come scopo lo studio della filie-ra dell’idrogeno come vettore energeti-co per la propulsione veicolare (www.pont-tech.it/H2_Filiera). IDINTOS sipropone di progettare un prototipoinnovativo basato su configurazionePrandtlplane d’idrovolante ultraleggeroal fine della creazione di un polo ae-ronautico in Toscana (www.idintos.eu).In particolare, IDINTOS prevede lo stu-dio della possibilità di realizzare un ve-livolo full-electric.

COMPORTAMENTO IN FREQUENZAE FENOMENI D’ISTERESI

Come noto la costante dielettrica ε diun mezzo dielettrico è in generalenon costante in frequenza. Per unmezzo lineare il legame tra il campodensità di flusso elettrico D e l’intensi-tà di campo elettrico E può essereespresso dalla relazione:

ILTEMA

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L’espressione sopra riportata indicaun legame nel tempo non locale tra ledue quantità [3]. Fisicamente questo èlegato al fatto che la polarizzazionedel materiale richiede un certo tempo(tempo di rilassamento) per formarsi oscomparire. In letteratura si usa distin-guere varie polarizzazioni, elettroni-ca e atomica (tipicamente frequenzeottiche), dipolare e interfacciale d’in-teresse in questo articolo (frequenzeindustriali e radio frequenze).La polarizzazione dipolare è spessoriferita a Peter Debye da cui la notaespressione:

dove τ è il tempo di rilassamento, ω lapulsazione angolare del campo, ε(∞)costante dielettrica statica e ε(∞) co-stante dielettrica d’infinito, ossia i va-lori assunti agli estremi dell’intervalloin frequenza laddove si manifesta lasuddetta variazione. La polarizzazio-ne per orientamento dei dipoli risultainoltre come noto funzione della tem-peratura, fenomeno descritto tramitela nota funzione di Langevin. La polarizzazione interfacciale è tipi-camente presente laddove vi sia unanatura eterogenea del materiale. Inparticolare il caso più semplice in cuisi manifesta tale polarizzazione èquello di un dielettrico a doppio stra-to per cui risulta un accumulo di cari-che all’interfaccia tra i due strati dimateriale genericamente diverso.In riferimento all’isteresi si ricorda chetale termine fu coniato da Sir AlfredEwing nel 1885: “When there aretwo quantities M and N, such thatcyclic variations of N cause cyclicvariations of M, then if the changes ofM lag behind those of N, we may saythat there is hysteresis in the relationof M and N”. Come noto, in generaledurante un processo di polarizzazioneparte dell’energia viene immagazzina-ta nel materiale e parte di questa vienepersa. Questo fenomeno è manifestatoin un processo d’isteresi per cui l’uscitasegue in ritardo l’ingresso. In un pianotensione V – corrente I, la presenza d’i-

ε ω ε ε ε ωτ( ) ( ) ( ) ( ) /( )= ∞ + − ∞( ) +0 1

D x t E x t G E x t d( , ) ( , ) ( ) ( , )= + −( )∞∫ε τ τ τ0 0

steresi che possiamo descrivere mate-maticamente come una non linearitàmultiramo può comportare pendenzeo equivalentemente valori di resisten-za diversi tra i vari rami, aspetto chepuò chiaramente risultare critico perla stima di eventuali perdite.

ANALISI SPERIMENTALE

Tramite una tecnica di spettroscopiad’impedenza, è stato caratterizzato unsupercondensatore a doppio strato da120 F della ditta Maxwell©. L’analisi èstata condotta su un intervallo di fre-quenze da 1 mHz a 20 Hz compren-dendo quindi le frequenze tipiche perapplicazioni veicolari. Le variazioniriscontrate dei suddetti parametri sonorisultate significative nell’intervallo indi-cato confermando la presenza di di-spersione dell’equivalente capacitànell’intervallo di frequenze considera-to. I dati mostrano con chiarezza comeil supercondensatore manifesti un com-portamento pressoché capacitivo finoa circa 100 mHz, mentre assume uncomportamento praticamente resistivoper frequenze superiori a 1 Hz. In Fig.2 si riportano in funzione della fre-quenza l’andamento della capacità econduttanza di un modello equivalenteparallelo del condensatore [4]. I parametri C e G sono stati stimati apartire dalle misure di tensione e corrente in ingresso al superconden-satore. Adottando la notazione com-plessa Y=I/V sono stati stimati i dueparametri attraverso la relazioneY(ω)=G(ω)+iωC(ω).L’analisi sperimentale sulle fuel cell èstata condotta presso i laboratori diPisa su uno stack commerciale Morphicda 14 kW nominali composto da 144celle PEM in serie (area 210 cm2, cor-

rente nominale 200 A, tensione corri-spondente dell’intero pacco 72 V) pro-gettato per applicazioni su veicolo [5] ein collaborazione con il laboratorio diIngegneria Chimica del Politecnico diMilano su una singola cella PEM (FuelCell Techonologies) costruita con mate-riali commerciali standard (area23 cm2). Per la singola cella sono statiutilizzati in particolare una membranadi Nafion 212 (50 µm di spessore) eelettrodi E-TEK LT 140 [6]. Lo stack commerciale era alimentatoall’anodo con idrogeno puro, e al cato-do con aria prelevata dall’ambiente. L’idrogeno era umidificato da un umidifi-catore presente all’interno dell’involucrodella fuel cell. Per la cella singola i gasutilizzati erano idrogeno puro all’ano-do (0,2 Nl/min) e aria al catodo(1,0 Nl/min) con portate controllate daregolatori di flusso. In questo caso l’umi-dità dei gas era altrettanto controllata dasaturatori e la temperatura degli stessi daun controllo di temperatura.Lo studio è stato principalmente volto astabilire gli effetti del ripple in termini dicomportamento della fuel cell e perditeaggiuntive. Il modello dinamico a cui sifa riferimento è un modello di Randlesmodificato in cui la capacità equiva-lente è descritta tramite un modello diDebye di cui sono stati identificati ivalori di capacità statica e d’infinito apartire dai dati sperimentali. Il modelloadottato è riportato in Fig. 3.Le curve di polarizzazione ottenutesia per lo stack commerciale sia per lasingola cella sono risultate in accordocon il modello statico riconducibile al-l’equazione di Nernst tenendo contodelle cadute di tensione dovute all’at-tivazione della reazione chimica Vact,alla resistenza ohmica Vohm e alladiminuzione della concentrazione deigas Vconc per cui:

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TEMA

Figura 2 – Capacità e conduttanza di un circuito equivalente parallelo del supercondensatore in funzione della frequenza

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Bernardo Telli-ni è professoreAssociato di Misu-re Elettriche edElettroniche pres-so l’Università diPisa. Si occupa di

misure di correnti e campi elet-tromagnetici di natura impulsi-va, caratterizzazione di mate-riali magnetici e dielettrici,misure di compatibilità elettro-magnetica, sviluppo di metodo-logie di misura per problemiMHD e nuovi materiali compo-siti. È segretario dell’IEEE Instru-

mentation and Measurement Society Ita-lian Chapter. Attualmente è Presidentedella rete di ricerca European PulsedPower Laboratories (EPPL – www.eppl.eu).

Mirko Marracci è Ri-cercatore Universitario diMisure Elettriche ed Elettro-niche presso l’Università diPisa. La sua attività di-dattica e di ricerca riguar-da principalmente le misu-

re di compatibilità elettromagnetica, lacaratterizzazione di materiali magnetici edielettrici e la misura di correnti impulsivein lanciatori elettromagnetici. È attualmen-te membro del Managing Body dell’Euro-pean Power Pulsed Laboratories (EPPL –www.eppl.eu).

Roberto Ferrero harecentemente concluso ilIII anno del Dottorato inIngegneria Elettrica pres-so il Politecnico di Mila-no. La sua attività di ricer-ca è nel campo delle

misure elettriche e riguarda principal-mente alte correnti in lanciatori elettro-magnetici, sistemi di controllo per reat-tori nucleari a fusione e caratterizzazio-ne di celle a combustibile.

“Battery, Ultracapacitor, Fuel Cell,and Hybrid Energy Storage Systemsfor Electric, Hybrid Electric, Fuel Cell,and Plug-In Hybrid Electric Vehicles:State of the Art” IEEE Trans. Veh. Tech-nol., Vol. 59, no. 6, Jul. 2010, p.2806-2814.2. Adrian Schneuwly, “ChargingAhead” IEE Power Engineer –February/March 2005.3. B. Tellini, M. Bologna, “Remarks onthe Measurement of Static Permittivitythrough a classical description,” Pro-gress in Electromagnetics Research C,vol. 33, 2012, p. 95-108.4. S. Barsali, M. Ceraolo, M. Mar-racci, B. Tellini, “Frequency depend-ent parameter model of supercapaci-tor,” Measurement, vol. 43, no. 10,Dec. 2010, p. 1683-1689.5. R. Ferrero, M. Marracci, M. Prioli,B. Tellini, “Simplified model for eva-luating ripple effects on commercialPEM Fuel Cell,” Int. Journal of Hydro-gen Energy, vol. 37, no. 18, Sep.2012 p. 13462-13469.6. R. Ferrero, M. Marracci, B. Tellini,“Single PEM Fuel Cell Analysis for theEvaluation of Current Ripple Effects,”in stampa su IEEE Trans. Instrum.Meas.

Figura 3 – Modello di Randles modificato

Fig. 4 – Spettri ottenuti sperimentalmente per lo stack commerciale (sinistra) e la singola PEM fuel cell (destra)

Fig. 5 – Isteresi nella polarizzazione di una fuel cell.Ramo inferiore (ciclo maggiore)

ramo superiore (curva di ritorno)

L’andamento sperimentale degli spet-tri (modulo e fase) di Z = Rohm+ Ract /(1+iωRact) ottenuti intorno adue punti di lavoro (rosso I = 2,1 Aper la singola cella e I = 20 A per lostack commerciale – blu I = 6,5 A perla singola cella e I = 40 A per lo stackcommerciale) ha mostrato un buonaccordo con quello del modello dina-mico adottato come mostrato in Fig. 4.Formazione d’isteresi è stata osservatadurante il processo di polarizzazionedella fuel cell aumentando e diminuendola corrente erogata tramite l’utilizzo di uncarico elettronico. Più in particolare, lapendenza del ramo di lavoro percorso èrisultata variare in funzione del punto dilavoro e di come questo sia stato rag-giunto, come mostrato in Fig. 5.Questo aspetto risulta importante peruna corretta identificazione della resi-stenza tramite cui valutare le perditedovute, per esempio, a un ripple di cor-rente introdotto dai convertitori. Infatti,a seconda del punto di lavoro e dellastoria con cui tale punto è stato rag-giunto, la pendenza effettiva misurabilepuò variare. In pratica si capisce comel’utilizzo della curva di polarizzazione,ossia più propriamente del ciclo d’iste-resi, debba essere unito a un’analisi tra-mite spettroscopia d’impedenza. Ciòaffinché i due metodi concorrano insie-me a determinare più correttamente lastima della resistenza equivalente, equindi di eventuali perdite aggiuntivequali quelle derivanti da ripple di cor-rente. I valori di resistenza identificatitramite la curva di ritorno (ramo supe-riore della Fig. 5) confermano le stimeottenute tramite la spettroscopia d’im-pedenza su tale ramo e le considera-zioni fatte.


1. Alireza Khaligh and Zhihao Li,

V E V V Vout act ohm conc= − − −

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(1) Dip. Ingegneria dell’Informazionee Scienze MatematicheUniversità di Siena(2) GE Oil & Gas Nuovo [email protected]

MEASUREMENT OF TORSIONAL VIBRATIONSThis article describes the measurement problem of torsional vibrations inrotating shafts used as a diagnostic tool in many industrial fields. By exa-mining an efficient implementation of the measurement system, we willanalyze the problem taking into account the effects of the principal non-idealities. Finally, a technique to improve the accuracy of the measurementbased on the use of multiple probes is presented.

RIASSUNTOIn questo articolo è illustrato il problema della misura di vibrazioni torsio-nali in alberi rotanti utilizzata come strumento diagnostico in molti ambitiindustriali. Prendendo in esame un’efficiente implementazione del sistemadi misura, si analizza il problema tenendo conto degli effetti delle non-idea-lità più influenti. Infine è presentata una tecnica per il miglioramento del-l’accuratezza della misura basata sull’utilizzo di più sonde.

LA MISURA DI VIBRAZIONI TORSIONALI:ANALISI DEL PROBLEMA

La misura delle variazioni di velocitàangolare di un albero rotante, corre-lata in particolare alla presenza divibrazioni torsionali, è un importantestrumento diagnostico per l’individua-zione di anomalie che, durante il fun-zionamento di una macchina, posso-no portare a danneggiamenti. Questotipo di misura è di interesse in unavasta gamma di campi e applicazio-ni, dalla produzione di energia conturbo-macchine all’industria automobi-listica. Tra le tecniche di misurazione utiliz-zate, probabilmente la più semplicee di più vasto impiego si basa sullarilevazione del passaggio dei dentidi una ruota dentata (fonica) installa-ta sull’albero, sfruttando il fatto percui il tempo che intercorre tra il pas-saggio dei denti è inversamente pro-porzionale alla velocità di rotazionedell’albero: il ritardo tra il passaggiodi due denti campiona dunque lavelocità angolare istantanea dellaruota [1]-[3].La misura viene ovviamente influenza-

ta dalle irregolarità del profilo dellaruota, dalla tecnologia utilizzata perla rilevazione dei passaggi dei denti(sonde) e, naturalmente, dall’elabora-zione del segnale di misura necessa-ria per estrarre l’informazione d’inte-resse. Infatti, come si vedrà nel segui-to, la variazione della velocità dirotazione si traduce in una modula-zione di frequenza del segnale rac-colto dalla sonda, ed il sistema dimisura necessita di un demodulatoreFM per la ricostruzione della velocitàangolare. Per la tipologia di applica-zioni di nostro interesse, visti gli inter-valli di frequenza normalmente ingioco (modulante – portante), la de-modulazione basata sull’acquisizionedel segnale modulato e sulla demo-dulazione del segnale campionatomediante la tecnica dello “zero-cros-sing” risulta la scelta ottimale [4].Questa soluzione implementativa ga-rantisce anche, in generale, la flessi-bilità e la riprogrammabilità del siste-ma di misura.In questo articolo è inquadrato il pro-blema, è modellato il sistema di misu-ra, sono analizzati gli effetti dellanon-idealità e, infine, è presentatauna tecnica per il miglioramento del-

l’accuratezza della misura basata sul-l’utilizzo di più sonde. In Fig. 1 è rappresentato lo schema diun sistema di misura per vibrazionitorsionali in grado di produrre unastima della velocità di rotazione istan-tanea ω(t) dell’albero rispetto al suoasse (punto C in sezione), o equiva-lentemente del suo segnale integrale,l’angolo di rotazione istantaneo θ(t). Ilsensore alla base della misura è costi-tuito dalla coppia ruota dentata-sonda, in grado di trasdurre il segna-le di interesse in una tensione Vin(t):ovviamente l’accuratezza di misurasarà in primo luogo limitata dallecaratteristiche di questi dispositivi.Per finalità diagnostiche relative alfunzionamento della macchina, ilsegnale d’interesse è quello legato apiccole vibrazioni di velocità angola-re, ovvero a perturbazioni con valormedio nullo della velocità di rotazio-ne dell’albero, che nelle condizionitipiche di utilizzo è assumibile costan-te o lentamente variabile. In questo


Misura di vibrazioni torsionaliin turbomacchine

T. Addabbo 1, A. Fort 1, M. Mugnaini 1, V. Vignoli 1, R. Biondi 2, S. Cioncolini 2

Cause d’incertezza e tecniche di miglioramento dell’accuratezzaIL TEM

A

Figura 1 – Sistema di misura per vibrazioni torsionali

N.01ƒ

;2013

senso, l’uscita del sistema di misura è il segnale:

(1)

in cui il secondo termine indica la stima del valore medio della velocità di rota-zione, ovvero della velocità di rotazione di esercizio

,

considerata costante nella finestra di stima W.Se il lobo di radiazione della sonda è sufficientemente stretto, il segnale rac-colto dalla sonda rappresenta lo sviluppo del profilo della ruota dentata, r(θ),convoluto con la funzione di ricezione della sonda. Il segnale r(θ) è periodico conperiodo 2π che può essere esattamente rappresentato con una serie di Fourier,mentre il segnale in uscita dalla sonda nel dominio del tempo si ottiene a par-tire da r(θ(t)). Ricordando che la velocità di rotazione è data dall’eq. (1),

e quindi che , in uscita dalla sonda si ottiene dunque unsegnale rappresentabile nel seguente modo [4]:

.(2)

I coefficienti della serie di Fourier (ap, bp) si ottengono sviluppando la funzio-ne che descrive il profilo meccanico della ruota dentata mentre i termini espo-nenziali rappresentano la risposta spaziale della sonda, supposta gaussianacon angolo di apertura pari a θ0 (simboli definiti in Fig. 1). Il segnale in usci-ta dal blocco di condizionamento si ottiene, con buona approssimazione,pesando le armoniche che compongo il segnale con la sua funzione di tra-sferimento elettrico h(ω)ejϕ(ω).Relativamente all’equazione (2) è opportuno sottolineare alcuni aspetti.Ognuna delle armoniche nell’eq. (2) costituisce un segnale modulato in fre-quenza, in cui la portante è un multiplo della velocità angolare d’esercizio del-l’albero. La pulsazione fondamentale, quella associata alla maggior potenzadel segnale, si ottiene moltiplicando la velocità angolare dell’albero per ilnumero dei denti M.L’informazione cercata relativa alle vibrazioni di velocità angolare sta proprionel segnale modulante che deve essere ricostruito attraverso un’operazione didemodulazione. La difficoltà del compito dipende:• Dalla velocità di rotazione di esercizio che determina la distanza tra learmoniche nel dominio della frequenza e l’intervallo di frequenza entro ilquale il sistema di misura deve lavorare (banda, frequenza di campionamen-to,...). Se da un lato una velocità elevata dà luogo a ‘portanti’ più spaziate edunque a una maggiore banda utile, dall’altro segnali a frequenze più alterichiedono sistemi di acquisizione più performanti.• Dal profilo della ruota. Una ruota con profilo sinusoidale origina una solaportante a pulsazione ω0M (M=numero dei denti), mentre ogni deviazione dalprofilo sinusoidale porta all’introduzione di armoniche superiori. Se i dentisono tra loro identici le armoniche sono a pulsazioni multiple di Mω0, mentrei denti irregolari sono associati alla nascita di armoniche meno spaziate, apulsazioni multiple di ω0.• Dalla forma del segnale di interesse, ovvero lo spettro (frequenza e ampiez-za) della vibrazione torsionale ∆ω(t) che determina in sintesi l’indice di modu-

V t e a p t d b sin p t din

pD

R lnp o

tp o

t

p( ) cos ( ) ( )≈ +( )

+ +( )

−( )

=

∞

∫ ∫∑θ

ω ω τ τ ω ω τ τ0

2

2 40 0

0∆ ∆

θ ω ω τ τ( ) ( )t t dt= + ∫0 0∆

ω ω τ τ01≈

−∫Wd

t Wt ( )

∆ω ω ω τ τ( ) ( ) ( )t tW

dt Wt= −−∫

1

lazione della modulazione di frequen-za. Si deve notare infatti che lo spet-tro associato a ciascun segnale FM siestende teoricamente all’infinito, ma èben noto che la maggior parte dellapotenza è contenuta in una bandache in prima approssimazione puòessere stimata usando la formula diCarson:

.

In cui |∆ω|p-p e B∆ω indicano rispetti-vamente l’ampiezza picco-picco delsegnale di vibrazione e la sua bandain frequenza. Poiché le portanti sonotra loro spaziate in pulsazione di ω0,le mutue interferenze fra gli spettri diportanti modulate adiacenti hanno uneffetto trascurabile se .Questa condizione non può essere

2 0π ωBFM <

Bp

BFMp p= +−

∆∆

ω

π ω22

rispettata per tutte i segnali FM perchéla banda del segnale modulato crescecon l’ordine dell’armonica. Tuttavia learmoniche di ordine superiore a Msono pesate con coefficienti di Fourierche decrescono con l’ordine p. Perciòper il nostro problema ha senso con-siderare questa disuguaglianza soloper le armoniche associate alle poten-ze maggiori. Ad esempio, nel caso diprofilo sinusoidale della ruota si deveconsiderare una sola armonica e ilproblema non sussiste. La sonda e l’elettronica di condizio-namento hanno poco effetto sul se-gnale.La rappresentazione del problema ineq. (2) può essere convenientementeutilizzata per simulazioni numeriche(vedi Fig. 2), infatti un numero di coef-ficienti di Fourier <100 consente ditenere conto in maniera efficiente dalpunto di vista del tempo di calcolo,ma comunque sufficientemente accu-rata, di:

• Profili estremamente irregolari,rappresentando sia difetti localiche tolleranze meccaniche.• Effetti di filtraggio spaziali(sonda) ed elettrici (sistema dicondizionamento).• Segnali di vibrazione torsiona-le arbitrari.

LA STIMA DEL SEGNALE DIVIBRAZIONE TORSIONALE

Le tecniche di demodulazioneanalogiche utilizzate per i se-gnali a RF sono difficilmente uti-lizzabili in questa applicazione,nella quale si ha a che fare consegnali a bassa frequenza e perla quale la frequenza della por-tante è variabile essendo aggan-ciata alla velocità di rotazione diesercizio dell’albero e alla rea-lizzazione della ruota dentata.Sono inoltre presenti interferenzelegate alla presenza di piùsegnali modulati. Pertanto è pos-sibile e conveniente utilizzare unsistema di misura basato sullaconversione A/D del segnale esull’elaborazione digitale in

tempo reale. In quanto segue saràpresa in considerazione una semplicevariante della tecnica di demodula-zione basata sulla rilevazione degliattraversamenti dallo zero (“zero-cros-sing”) [5].

Il metodo di demodulazione “zero-crossing”Nel metodo classico di demodula-zione con zero-crossing si assumeche il segnale Vin(t) sia una sinusoidemodulata da un singolo tono: nel-l’applicazione di nostro interessequesto coincide con il considerareuna ruota con profilo perfettamentesinusoidale ed una vibrazione torsio-nale anch’essa sinusoidale. In talcaso la frequenza della portante è Mω0/(2π) e l’espressione (2) si ridu-ce a quella di una classica portantesinusoidale modulata in frequenzada una modulante anch’essa sinusoi-dale. Ogni volta che il segnale Vin(t)è uguale a 0, la sua fase assume unvalore multiplo intero di π, perciò seindichiamo con tn e tn+1 gli istanti incui si hanno due attraversamenti di 0successivi si avrà:

(3)

se si considera ∆ω(t) costante nell’in-tervallo si ha

(4)

da cui si deduce che dall’intervallotra due passaggi di zero si ottiene uncampionamento della velocità di rota-zione istantanea, noto l’angolo ∆ϕ =π/M pari a metà dell’angolo sottesotra punti corrispondenti di due dentisuccessivi (in questo esempio i dentisono tutti perfettamente identici esinusoidali).

tM tn

n

π ω ω π0= ⇒ +( ) =∆

∆( )

M t tn nω ω π0= +( ) =∆ ∆( )

M t t tn n nω ω0 1+( ) − =+∆ ( ) ( )

M t t M dn n tt

n

nω ω τ τ π0 11( ) ( )+ − + =+∫ ∆

T_M ƒ 31

Figura 2 – Esempio ottenuto con simulazione. Ruota: M=36 (numero dei denti).

Tolleranze meccaniche 5%. 1 dente rotto. Sonda: θ0 =5°, D=0,05cm, R=10 cm.

Velocità angolare d’esercizio ω0=3,600 rpm. Sistema di condizionamento: filtro passa banda, fL =5 Hz, fH=10 kHz. Il plot a sinistra più in basso

è relativo allo spettro che si ottiene in presenza di un’armonica di vibrazione torsionale

N.01ƒ

; 2013 IL

TEMA

T_M ƒ 32

Stima dell’incertezzaL’eq. (4) può essere generalizzata alcaso di ruota non ideale consideran-do l’angolo ∆ϕ non perfettamentenoto e rappresentandolo, ad esem-pio, con una variabile aleatoria distri-buita intorno al valore teorico∆ϕ0=π/M [4, 6]. Bisogna inoltre con-siderare il valore ∆tn affetto da incer-tezza e rappresentarne la misura conuna variabile aleatoria centrata sulvalore teorico ∆t0 definito nella eq.(4). Sarà possibile diminuire la di-spersione di questa variabile aleato-ria agendo sul sistema di misura, inparticolare aumentando il tempo dicampionamento (conversione A/D)del segnale Vin oppure raffinando latecnica di stima dell’attraversamentodi zero utilizzando convertitori ad ele-vato numero di bit e/o metodi di inter-polazione. La deviazione standard e dunque l’in-certezza della misura di velocità istan-tanea si ottiene propagando le devia-zioni standard delle due variabilialeatorie appena definite.Si avrà, nel caso peggiore con varia-bili massimamente correlate:

.

Da questa semplice equazione sivede che quando il tempo tra dueattraversamenti di zero diventa pic-colo, l’errore sulla stima di questastessa grandezza diventa moltoinfluente: la misura in alta frequenzarichiederà come già in qualchemodo anticipato sistemi di misuramolto accurati.Anche il contributo all’errore dimisura legato all’accuratezza mec-canica cresce al diminuire del valo-re dell’intervallo di tempo tra dueeventi di zero crossing. Questosignifica che diventa più influentesia all’aumentare della velocità dirotazione dell’albero che del nume-ro di denti. Sembrerebbe perciòdesiderabile utilizzare un numero didenti estremamente basso. Va ricor-dato tuttavia che in questa trattazio-ne non si tiene conto degli errori

σ σ

ϕσω ϕ≈ +

1

0

0

0∆∆∆∆ ∆t t t

legati ai fenomeni d’interferenzache si hanno nei casi reali in cui laruota non è né sinusoidale né perfet-ta. Infatti si è già sottolineato che, intali casi, una bassa frequenza dirotazione porta all’avvicinarsi in fre-quenza delle diverse armoniche por-tanti e a una riduzione della bandautile del sistema di misura, ovvero ainterferenze più accentuate. Un effet-to del tutto analogo si ha riducendoil numero dei denti. Pertanto nellaprogettazione o nella scelta del si-stema di misura non si potrà ridurreeccessivamente la frequenza delleportanti e la scelta del numero deidenti andrà fatta in base alla bandautile desiderata utilizzando la formu-la di Carson.

UTILIZZANDO PIÙ SONDE SI OTTIENE UNA MISURA PIÙ ACCURATA

Come già sottolineato più volte l’effet-to delle non-idealità della ruota sivede in primo luogo dalla forma dellatrasformata di Fourier dello sviluppodel suo profilo, e quindi dal segnaleVin che si avrebbe in assenza di vibra-zioni. Come già detto più volte le nonidealità fanno nascere armoniche atutte le pulsazioni multiple di ω0,accanto alle armoniche a frequenzemultiple di Mω0 che si avrebbero nelcaso di profilo perfettamente regolaree denti perfettamente identici. Questoequivale a sommare al segnale che siotterrebbe con la ruota perfetta, condenti identici, un rumore periodico diperiodo T0=2π/ω0, come è ovvio chesia perché ciascun difetto della ruotasi presenta ad ogni giro in modo iden-tico, al netto degli effetti delle piccolevibrazioni angolari. Questa modella-zione vale anche in presenza di vibra-zioni poiché la variazione di velocitàangolare nei casi pratici può essereconsiderata come una piccola pertur-bazione della velocità di rotazione diesercizio della macchina rotante.D’altra parte se si cambia il posiziona-mento angolare della sonda lungo unacirconferenza esterna alla ruota e conessa concentrica si ottiene lo stessosegnale rumoroso, perché la ruota rima-

ne di fatto la stessa e perciò descrittadalla stessa funzione profilo, ma si cam-bia la fase del segnale Vin all’uscita delsistema di condizionamento. Dunque sesi montano K sonde a distanza angola-re 2π/K sulla suddetta circonferenzaotterremo segnali identici ma sfasati tradi loro di 2π/(ω0K).Ora, se si considera un segnale sommadi K repliche dello stesso segnale Vnoisedi periodo T0 sfasate di un sottomultiplodel periodo del segnale stesso, comenell’equazione seguente:

,

si vede che il segnale somma Vsommaè periodico di periodo T0/K, infatti:

Quindi semplicemente sommando isegnali che si ottengono dalle K sondeinstallate a distanza angolare ugualeintorno alla ruota dentata si otterrà unsegnale in cui le componenti armonichesi trovano non più a multipli della pul-sazione ω0 ma a multipli della pulsa-zione Kω0. Questo corrisponde allacancellazione di tutte le k-1 armonichetra ω0 e Kω0: corrisponde cioè ad unaumento della banda del sistema dimisura pari ad un fattore K e all’abbat-timento delle interferenze tra i segnaliFM (si veda la Fig. 3).

BIBLIOGRAFIA

1. L. Zhen, Z. An, and Q. Li, “Calcu-late engine crankshaft angular accele-ration based on original flywheeldata”, in Mechanic Automation andControl Engineering (MACE), 2010,2010, pp. 3141-3144.

+ V t + T = V tnoise somma0( ) ( )

= V t iTK

+ Vnoisei=

K

2

01− −( )

∑

V t +

TK

= V t iTK

=somma noisei=

K0

1

0

−

∑

V t = V t i

TKsomma noise

i=

K

( ) − −( )

∑

1

01

ILTEMA

N.01ƒ

;2013

T_M ƒ 33

2. P. Wang, P. Davies, J. Starkey, andR. Routson, “A torsional vibrationmeasurement system”, IEEE Transac-tions on Instrumentation and Measure-ment, vol. 41, pp. 803-807, 1992.3. L. Yongqing and W. Kinsner, “Amarine engine torsion vibration meas-uring method and its implementationbased on fpga”, in Canadian Confe-rence on Electrical and ComputerEngineering, 2002. IEEE CCECE2002., 2002.4. T. Addabbo, A. Fort, R. Biondi, S.Cioncolini, M. Mugnaini, S. Rocchi, V.Vignoli, “Measurement of AngularVibrations in Rotating Shafts: Effects ofthe Measurement Setup Nonidealities”,Instrumentation and Measurement, IEEETransactions on , in stampa.5. R. Wiley, “Approximate FM demo-dulation using zero crossings”, IEEE

Marco Mugnaini dal2005 è Ricercatore diMisure Elettriche ed Elet-troniche presso l’Univer-sità di Siena. I suoi inte-ressi di ricerca riguarda-

no lo sviluppo di sistemi di misurabasati su sensori e di sistemi di misuraavanzati.

Valerio Vignoli dal2002 è Professore Asso-ciato di Elettronica pressol’Università di Siena. Isuoi interessi di ricercariguardano lo sviluppo disistemi di misura basati

su sensori, lo sviluppo di elettronica inte-grata e lo studio di sistemi non lineari.

Roberto Biondi è unLead Engineer/Technolo-gist for Validation andTesting presso GE Oil &Gas, Firenze dal 1991.Ha partecipato ai princi-

pali programmi di test delle turbomac-chine di GE, collaborando in particola-re alla progettazione della strumenta-zione speciale e all’elaborazione delsegnale di misura.

Stefano Cioncolini èlaureato in fisica, è Prin-cipal Engineer for Vali-dation and Testing pres-so GE Oil & Gas, Firen-ze dal 1997. Ha parteci-pato ai principali pro-

grammi di test delle turbomacchine diGE, con responsabilità in particolarenell’abito della progettazione dellastrumentazione speciale e dell’elabora-zione del segnale di misura.

Tommaso Addabbo siè laureato in Ingegneriadelle Telecomunicazioninel 2003. È Assegnista diRicerca presso l’Universi-tà di Siena. I suoi interes-

si di ricerca principali riguardano l’ana-lisi di sistemi non-lineari, la progettazio-ne di sistemi embedded e lo sviluppo dielettronica integrata.

Ada Fort dal 2002 èProfessore Associato diMisure Elettriche ed Elet-troniche presso l’Universi-tà di Siena. I suoi interes-si di ricerca riguardano

lo sviluppo di sistemi di misura basati susensori.

N.01ƒ

; 2013 IL

TEMA

Figura 3 – Spettro in frequenza del segnale di vibrazione angolare stimato con il metodo dello ‘zero-crossing’. Effetto di reiezione ottenuto con più sonde – Simulazione

di un albero rotante con f0 = ω0/(2π)= 60 Hz, ruota dentata con tolleranze meccaniche al 5%,numero di denti M=36, caso di due armoniche di vibrazione torsionale, entrambedi ampiezza 0,5° e frequenza rispettivamente 10 Hz e 50 Hz. Grafico più in alto,

segnale ottenuto con una sonda. Grafico centrale, segnale ottenuto con due sonde. Grafico più in basso, segnale ottenuto con tre sonde

Trans. on Communications, vol. COM-29, no. 7, pp. 1061-1065, July 1981.6. F.C. Gómez de León and P. Mero-ño Pérez, “Discrete time interval meas-urement system: fundamentals, resolu-tion and errors in the measurement ofangular vibrations”, MeasurementScience and Technology, vol. 21,no. 7, July 2010.

Misurare in vitro le proprietàbiomeccaniche di tessuti biologici

MISURE BIOMECCANICHEGLI

ALT

RI

TEM

I Emanuele Rizzuto, Zaccaria Del Prete

Applicazione a un muscolo scheletrico

T_M N. 1/13 ƒ 35

MEASURING THE BIOMECHANICAL PROPERTIES OF A SCHELE-TRIC MUSCLE IN VITROThis paper describes the development of an experimental set-up for in vitromeasurement of murine skeletal muscle biomechanical properties. Anadvanced experimental protocol, allowing to acquire the most relevantparameters of muscle contractility within a single “short time” experiment,has also been proposed to provide a high measurement repeatability withbiological samples. Finally, we give an account of an experimental studythat contributed to clarify some specific mechanisms of the progression ofthe Amyotrophic Lateral Sclerosis disease.

RIASSUNTOIl lavoro descrive la messa in opera di un set up per la misura in vitro dellafunzionalità biomeccanica del tessuto muscolare murino e lo sviluppo di unprotocollo di misura avanzato volto a migliorare la ripetibilità delle misureeseguite sui provini biologici. La sequenza sperimentale permette di acqui-sire in un unico “breve” esperimento tutti i parametri biomeccanici più rile-vanti. Sono riportati i risultati conseguiti in una ricerca sperimentale che hacontribuito ad approfondire alcuni meccanismi biologici invalidanti allabase della progressione della Sclerosi Laterale Amiotrofica.

DIMA – Dipartimento Ingegneria Meccanica e Aerospaziale, Università “La Sapienza”, [email protected]

LA MISURA DELLA FUNZIONALITÀ BIOMECCANICA DEL TESSUTO MUSCOLARE

Nell’ambito delle ricerche biomedi-che riguardanti lo studio delle pato-logie muscolari condotte con l’ausiliodi modelli animali, la misura dellafunzionalità biomeccanica del tessu-to muscolare ha assunto nel tempouna importanza sempre crescente(Brooks and Faulkner, 1988; Lynch etal., 2001), e risulta oggi uno stru-mento imprescindibile sia per quanti-ficare il danno derivante da specifi-che patologie, sia per valutare l’e-ventuale recupero in seguito a tratta-menti farmacologici o a modificazio-ni genetiche del tessuto. Nel corsodegli anni sono state proposte tecni-che assai diverse per misurare lacapacità di contrazione dei muscolischeletrici nei modelli animali e, traqueste, le principali sono le misure invivo, in situ e in vitro. Esse differisco-no per la tipologia dell’approccio e

del set up sperimentale che occorreutilizzare, ma anche per una minoreo maggiore invasività nei riguardidel modello animale, facendo varia-re di conseguenza anche le informa-zioni che è possibile ricavare. Perciascuno di questi approcci il provi-no, costituito da un fascetto di fibremuscolari, viene stimolato a contrarsimediante l’invio di uno stimolo elet-trico, generalmente costituito daimpulsi di breve durata (da 0,1 ms a1 ms) con frequenze che variano dalsingolo impulso fino a pacchetti d’im-pulsi a 200 Hz. La risposta contratti-le del tessuto è acquisita medianteopportuni trasduttori di forza e/oposizione e, secondo quale variabilesi decida di controllare, è possibileeseguire test di misura isometrici oisotonici.La tecnica di misura in vivo ha il van-taggio di non richiedere il sacrificiodell’animale, permettendo quindi dipoter eseguire successive misurazio-ni sullo stesso tessuto a distanze di

tempo prefissate. Per contro, tali mi-sure coinvolgono generalmente an-che distretti muscolari contigui e nonpermettono quindi di analizzare lafunzionalità di uno specifico musco-lo. La tecnica in situ prevede, invece,la misura della funzionalità di un sin-golo distretto muscolare, distaccatodal contesto circostante ma tenutoparzialmente collegato al modelloanimale. Tale tecnica ha il vantaggiodi permettere ancora la perfusionedel sangue nel tessuto, ma ha losvantaggio di essere piuttosto invasi-va e di non garantire, quindi, un’ele-vata ripetibilità delle misure.Infine, la tecnica di misura in vitroprevede l’espianto del tessuto daanalizzare e il suo posizionamentoin un apposito bagno contenente unasoluzione isotonica a temperatura eossigenazione controllata, per simu-lare al meglio le condizioni fisiologi-che naturali. Tale tecnica ha il chiarosvantaggio di far riferimento alle pro-prietà di un tessuto che non si trovapiù nel sito fisiologico di origine, maha il grande beneficio di permetterela misura su un distretto muscolareben determinato e di presentare unaminore complessità nella preparazio-ne del provino rispetto alle tecnichein situ. Grazie a tali vantaggi la tec-nica di misura in vitro è in grado digarantire un’elevata ripetibilità erisulta oggi l’approccio sperimentalemaggiormente utilizzato nella ricer-ca biomedica.

esperimenti, è stato posto in paralleloal sistema di acquisizione per averel’esperimento sotto controllo in temporeale. Il braccetto a motore passo-passo dell’attuatore/trasduttore èstato alloggiato su un pannello acces-sorio (Fig. 1) atto a garantire al pro-

a un programma sviluppato in Lab-ViewTM 2011.Un oscilloscopio digitale TektronixTDS2014 dotato di sample rate mas-simo pari a 1Gs/s è stato usato pervalidare le proprietà metrologiche delset up e, durante l’esecuzione degli

IL SET-UP SPERIMENTALE PER LE MISURE IN VITRO

Il sistema di misura messo a punto neilaboratori di Misure Meccanichedella SAPIENZA permette dunque lamisura in vitro della funzionalità bio-meccanica del tessuto muscolaremurino. L’hardware è composto dadue dispositivi fondamentali: un attua-tore/trasduttore Aurora Scientific Inc.300B, controllabile sia in forza che inposizione, con una sensibilità di0,3 mN sulla misura/attuazione dellaforza e di 1 µm sulla misura/attuazio-ne della lunghezza, e da un elettrosti-molatore ASI 701B capace di eroga-re stimoli elettrici d’intensità fino ad1 A con durata e frequenza program-mabili a piacere. Un calcolatore,equipaggiato con una scheda diacquisizione ad alte prestazioni, NIPCIe-6353, comanda e sincronizza ilfunzionamento degli strumenti grazie

N.01ƒ

;2013

GLIALTRI TEMI

T_M ƒ 36

Figura 1 – Schema e immagine della catena di misura proposta

GLIALTRI TEMI

N.01ƒ

; 2013

vino il corretto posizionamento nellasoluzione isotonica. Due elettrodi diplatino immersi all’interno del bagnofisiologico trasmettono al provino, permezzo della soluzione stessa, gliimpulsi elettrici provenienti dall’elettro-stimolatore. Mediante il set up cosìrealizzato è possibile effettuare misu-re assai ripetibili conservando il tessu-to in buone condizioni di vitalità perun periodo di almeno 4 ore dalmomento dell’espianto.Il tessuto analizzato ha generalmenteuna dimensione longitudinale di pochimm e una sezione trasversale di circa1 mm2, e viene montato in macchinaimmediatamente dopo il prelievo dalmodello animale. Un’estremità del pro-vino è bloccata da un morsetto fisso soli-dale con il pannello accessorio, mentrel’altra estremità è collegata al braccettomobile dell’attuatore mediante un filo dinylon di cedevolezza trascurabile.Ricorrendo alla capacità dell’attuato-re/trasduttore di passare in manieracontinua dal controllo in forza al con-trollo in posizione (e viceversa) è statoimplementato un software di comandoin grado di attuare molteplici sequenzedi stimolazione. La possibilità d’ingloba-re in un unico protocollo un numero rag-guardevole di test, senza dover proce-dere al riposizionamento del provino sulmacchinario o addirittura ricorrere allasua sostituzione, ha permesso di ridurrea livelli trascurabili l’influenza dellamanualità dell’operatore e di elevare,quindi, la ripetibilità delle misure effet-tuate. Il protocollo principale (Del Preteet al., 2008) prevede difatti la misura diben nove parametri contrattili, sia iso-metrici che isotonici, in un tempo di soli30’, un tempo decisamente breve perquesta tipologia di esperimenti.Nello specifico, il protocollo permettedi misurare la dinamica di contrazio-ne del tessuto in seguito a stimolazio-ne con singolo impulso (time to peake half relaxation time), la forza distrappo (twitch), la forza massima (dacui è possibile calcolare la forza spe-cifica), l’andamento della potenza infunzione della forza e della velocitàdi accorciamento mediante costruzio-ne della Curva di Hill e, infine, l’an-damento del lavoro e della potenzadurante una fase di fatica isotonica.

RISULTATI SPERIMENTALI

Le verifiche delle prestazioni del setup sperimentale qui proposto sonostate effettuate mediante l’oscillosco-pio digitale e hanno riguardato prin-cipalmente la temporizzazione e lasincronizzazione dei segnali generatie acquisiti dal calcolatore. Tali con-trolli si sono resi necessari visto l’ele-vato numero e la frequenza dei se-gnali da sincronizzare. Per stimolareil muscolo, ad esempio, è necessariogenerare pacchetti ripetuti d’impulsielettrici della durata di 100 µs con fre-quenze fino a 200 Hz. I risultati spe-rimentali hanno evidenziato come latemporizzazione fra treni successivi distimolazione presenti un errore infe-riore allo 0,003%, mentre tutti i se-gnali generati e acquisiti risultano sin-cronizzati tra loro a meno di un erro-re inferiore allo 0,1%.All’interno di un progetto di ricerca(finanziato da Telethon) volto a valuta-re il ruolo della muscolatura scheletricanella patogenesi della Sclerosi LateraleAmiotrofica, con il sistema descritto èstata effettuata un’importante campa-gna sperimentale per la caratterizza-zione funzionale del tessuto muscolaredi un nuovo modello animale transge-nico di questa grave patologia:l’MLC/SOD1G93A, generato presso ilaboratori di Istologia ed EmbriologiaMedica della SAPIENZA di Roma.I risultati dei test isometrici hanno mo-strato come il muscolo extensor digito-rum longus (EDL) del modello transgeni-co presenta una ridotta capacità con-trattile in termini di forza massima eforza specifica (Fig. 2). Il tessuto affetto

dalla malattia non è quindi più “debo-le” solo in conseguenza di una riduzio-ne della massa muscolare, ma presentaanche un deficit funzionale intrinseco.Tale evidenza è stata confermata me-diante analisi ultra-strutturale effettuatacon il microscopio elettronico, analisiche ha permesso di riscontrare impor-tanti alterazioni a livello cellulare dellefibre in questione.Una sperimentazione più approfondi-ta della risposta contrattile è stataeffettuata mediante l’esecuzione ditest isotonici: durante una contrazioneisotonica il muscolo si accorcia conuna velocità inversamente proporzio-nale al valore del carico resistenteapplicato. Gli esperimenti da noi con-dotti hanno evidenziato come i mu-scoli MLC/SOD1 presentano una ve-locità di accorciamento ridotta per seivalori di carico resistente su un totaledi otto analizzati (Fig. 3.a). A partireda questi valori, mediante interpola-zione iperbolica, si è ricavata l’im-portante relazione forza-velocità diaccorciamento (curva di Hill) per tuttoil campo delle forze (Fig. 3.a), e daquesta è stato infine calcolato l’anda-mento della potenza (Fig. 3.b). Il tes-suto muscolare del modello transgeni-co della SLA ha evidenziato una ridot-ta capacità di generare potenzalungo tutto il campo delle forze, e ilvalore della potenza massima presen-ta una riduzione media del 44%. Unsecondo test isotonico, volto ad affati-care il tessuto muscolare medianteuna serie di accorciamenti ravvicinaticontro un carico resistente costante,ha evidenziato come i muscoliMLC/SOD non solo presentino una

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Figura 2 – Proprietà isometriche del muscolo EDL transgenico (MLC/SOD) rapportate ai valori di controllo (WT): forza massima (a) e forza specifica (b). Media ± SEM, n>10

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gue, of fast and slow MLC/mIgf-1transgenic skeletal muscle. Annals ofBiomedical Engineering 36, 1281-1290.3. Dobrowolny, G. et al. (2008) Ske-letal Muscle Is a Primary Target ofSOD1(G93A)-Mediated Toxicity. CellMetabolism 8, 425-436.4. Lynch, G.S. et al. (2001) Force andpower output of fast and slow skeletalmuscles from mdx mice 6-28 monthsold. The Journal of Physiology 535,591-600.

ottenuti hanno mostrato come ognicampione venga effettivamente stimo-lato con il medesimo protocollo ameno di un errore trascurabile. Unsistema di misura riprogrammabile ecosì versatile ha già permesso di ese-guire numerose misure in collabora-zione con importanti gruppi di ricercain biologia e biotecnologie.È attualmente allo studio la possibilitàd’implementare il set up proposto permisurare la funzionalità della giunzioneneuromuscolare. L’esperimento prevedeil confronto della risposta del tessuto inseguito a stimolazione indiretta, attra-verso la soluzione fisiologica comedescritto in questo lavoro, con la rispo-sta del tessuto in seguito a stimolazionediretta attraverso il nervo a esso colle-gato. Ipotizzando un’alterata funziona-lità della giunzione neuromuscolare,diverrebbe quindi possibile studiare leeventuali differenze nella combinazio-ne dei parametri funzionali delle rispo-ste contrattili. Tale tecnica potrebbe for-nire uno strumento veramente innovati-vo nello studio delle patologie neuro-muscolari degenerative.

BIBLIOGRAFIA

1. Brooks, S.V. and Faulkner, J.A.(1988) Contractile properties of skele-tal muscles from young, adult andaged mice. The Journal of Physiology404, 71-82.2. Del Prete, Z., Musaro, A., and Riz-zuto, E. (2008) Measuring mechani-cal properties, including isotonic fati-

minore resistenza all’affaticamento,ma effettuano da subito un lavoronotevolmente inferiore (Fig. 3.c).La campagna di misure eseguita con ilnuovo set-up ha fornito risultati con-gruenti con i risultati ottenuti da altrigruppi di ricerca di biologia molecola-re, cellulare e ultrastrutturale, permet-tendo così di ottenere un quadro com-pleto e coerente del modello animaleproposto. Il lavoro scientifico complessi-vo che ne è scaturito (Dobrowolny etal., 2008) ha contribuito ad approfon-dire ulteriormente il ruolo della musco-latura scheletrica nella patogenesi dellaSLA, evidenziando come il tessuto mu-scolare non risulti essere solamente unavittima della degenerazione dei moto-neuroni, ma sia esso stesso un bersa-glio primario della patologia. Tale evi-denza ha dato il via a nuovi studi piùapprofonditi e ha aperto la porta adapprocci differenti per la ricerca di pos-sibili terapie.

PROPOSTA DI NUOVE TECNICHEDI MISURA AVANZATE

Lo scopo del lavoro è stato quello dimettere a punto un set up sperimenta-le che permettesse la misura in vitrodei più importanti parametri di con-trattilità muscolare, in un unico esperi-mento e in tempo quanto più rapidopossibile, senza la necessità d’inter-venire sul provino durante l’esecuzio-ne del test. La capacità del sistema digenerare segnali affidabili e ripetibiliè stata validata a priori, e i risultati

Emanuele Rizzuto èlaureato in IngegneriaMeccanica, ha consegui-to il Dottorato di Ricercain Scienze e TecnologieCellulari ed è attualmenteassegnista di ricerca

presso il laboratorio di Misure Meccani-che del DIMA dell’Università LaSAPIENZA di Roma. Si occupa di misu-re biomeccaniche su tessuto muscolaree connettivo fin dagli studi intrapresidurante il proprio Dottorato di Ricerca.

Zaccaria Del Prete èprofessore di MisureMeccaniche e Termichepresso il DIMA dell’Uni-versità La SAPIENZA diRoma. Si è perfezionatonelle Misure in ambito

Biomedico presso l’Università del Mas-sachusetts (USA) e si è occupato diMisure Meccaniche in vari ambiti diricerca e industriali tra cui i più recentisono l’ingegneria tissutale e i sistemi diproduzione e utilizzazione dell’energia.

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GLIALTRI TEMI

Figura 3 – Proprietà isotoniche del muscolo EDL transgenico (MLC/SOD) rapportate ai valori di controllo (WT): (a) curva di Hill media, sovrapposta ai punti sperimentali, media ± SEM, n>10; (b) andamento della potenza generata da un singolo muscolo;

(c) lavoro sviluppato durante la fase di fatica isotonica, media ± SEM, n>10

dell’affidabilità, della rapidità dirisposta alle esigenze del committen-te, al pari di ogni altro investimentoe non certamente quale sempliceobbligo (cogente e non) da soddi-sfare passivamente.Questi investimenti possono, anzi“devono” portare ritorni concreti afronte di determinati impegni eco-nomici e organizzativi: ma come? aquali condizioni? con che tipo d’im-pegno? Queste sono le principaliindicazioni che migliaia di decisorie responsabili tecnici delle nostreaziende manifatturiere si attendonoda parte di colleghi che hanno giàpercorso parte di questa stessa stra-da dell’innovazione e da parte diprimarie società fornitrici di soluzio-ni, strumenti e tecnologie che espor-ranno le loro più recenti novità adAFFIDABILITÁ & TECNOLOGIE2013. Proprio ad alcuni prossimiespositori della “due giorni tori-nese dell’Innovazione compe-titiva” abbiamo chiesto di regalar-ci qualche anticipazione riguardan-te, da un lato, lo stato dell’arte e ilcontesto applicativo delle Misuredimensionali con soluzioniinnovative in ambito industrialee, dall’altro, l’evoluzione tecnologi-ca degli strumenti e sistemi dedica-ti. Nelle loro risposte sono contenuteinformazioni puntuali e aggiornateper chi deve indirizzare e governarei progetti di cambiamento all’internodelle nostre aziende manifatturiere,presentando il reale valore di solu-zioni ancora poco diffuse (o, comun-que, adottate più per accontentare ilcommittente che a fronte di una scel-ta d’investimento consapevole e

DIMENSIONAL MEASUREMENTS WITH INNOVATIVE SOLUTIONSEncouraged by the appreciation of the readers, Tutto_Misure offers also for2013 four “Virtual” Round Tables. This is the first of them, dealing with“Dimensional measurements with innovative solutions”, and represents anactual and important topic for all manufacturers who wish to increase thevalue of their products for increased competitivity. Our aim is to focus thestate of art, the possible evolution and the real advantages for all manu-facturers who wish to approach controls and measurements as an opportu-nity, making reasoned and informed choices for a true competitive impro-vement.In the next issues, Tutto_Misure will contain three other interesting RoundTables: “Reliability in Electronics”, “Sensors and data acquisition systemsfor tests and control”, “Measurements and Tests for material characteri-zation”.

RIASSUNTOSulla scorta dei riscontri favorevoli ricevuti dai lettori, Tutto_Misure pro-pone anche per il 2013 quattro Tavole Rotonde Virtuali, che vedono auto-revoli esperti impegnati a discutere tematiche di assoluto interesse e attua-lità. Questa prima Tavola Rotonda è focalizzata sulle “Misure dimensio-nali con soluzioni innovative”, in linea con le esigenze delle aziendemanifatturiere impegnate ad aumentare il valore della propria offerta peressere competitive. Le prossime tre Tavole Rotonde in programma sono: Affidabilità nell’e-lettronica – Sensori e sistemi di acquisizione dati per il testing e i con-trolli – Misure e prove per la caratterizzazione dei materiali.

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MISURE DIMENSIONALIINNOVATIVE PER PRODOTTI E PROCESSI DI QUALITÁ

È ormai alle porte (17/18 aprile, aTorino, presso Lingotto Fiere) la setti-ma edizione di AFFIDABILITÁ & TEC-NOLOGIE(www.affidabilita.eu),la manifestazione italiana focalizza-ta sui Metodi, Soluzioni e Tecnologieper l’Innovazione Competitiva, cheda sempre dedica estrema attenzio-ne alle Misure, Prove e Controlli e, apieno titolo, può vantarsi di esserela più importante mostra di strumen-ti, soluzioni e servizi in quest’ambi-to. È un successo tutt’altro che sorpren-dente, dato che i temi in questione

sono ormai entrati nella “hit parade”degli strumenti prioritari a disposi-zione delle imprese che perseguonol’innovazione competitiva e gestisco-no i controlli, le misure e le prove inottica d’incremento della qualità,

Strumenti per verificarela qualità di prodotti e processi

MISURE DIMENSIONALI CON SOLUZIONI INNOVATIVEGLI

ALT

RI

TEM

I a cura di Massimo Mortarino

Tavola rotonda “virtuale” con autorevoli esperti

[email protected]

ragionata), a causa di una scarsaspecifica cultura da parte dell’uten-za e, a volte, della rapida evoluzio-ne delle proposte presentate sul mer-cato.Hanno partecipato a questa TavolaRotonda Virtuale: – Massimo Caccia (GOM Italia –Amministratore Unico)– Luciano Ferrari (CARL ZEISS – Sales Manager Div.Metrologia Industriale)– Roberto Rivetti (Renishaw – Amministratore Delegato)– Levio Valetti (Hexagon Metrology – Marketing & Communications Manager, Commercial Operations Italy)

D: Le aziende manifatturiereitaliane, volenti o nolenti,sembrano sempre più attentealle soluzioni innovative mira-te a garantire la qualitàdimensionale dei propri pro-dotti e processi, a volte inve-stendo in questo ambitoanche in periodi di tagli sel-vaggi… Conferma questanostra sensazione?

(M. Caccia)Secondo noi, nonsono solo alcunisettori chedovrebbero pre-stare attenzione apolitiche d’investi-mento, ma tutte le

aziende che desiderano collaborarecon i mercati tecnologicamenteavanzati. Offrire la propria collabo-razione, o i prodotti della propriaazienda, a mercati tecnologicamen-te avanzati richiede di essere dotatidi strumenti metrologici all’avan-guardia e adeguati.Quindi, i settori che dovrebbero presta-re massima attenzione a politiche d’in-vestimento di strumenti di misura, primadi tutto sono quelli che desiderano ope-rare e fornire i prodotti o servizi ai mer-cati tecnologicamente avanzati.Le aziende italiane che puntano ainternazionalizzare il loro mercato,dovrebbero a nostro avviso mirareai mercati tecnologicamente piùavanzati.

A titolo di esempio, se un’aziendavuole fare un prodotto per la Germa-nia non avendo strumenti di analisiadeguati all’aspettativa del clientetedesco, si può trovare in difficoltà.

Nel nostro caso, in particolare, ilcontributo che diamo è effettivamen-te la possibilità di fare un prodottodi buona qualità in tempi moltomigliori.

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NUOVO SISTEMA DI MISURAZIONE DIMENSIONALE

La serie IM-6500 di Keyence è un dispositi-vo di misura che può competere con proiet-tori di profilo, microscopi di misura o mac-chine di misura CNC automatiche. Il concet-to di misura dimensionale della serie IM-6500 utilizza un’avanzata tecnologiadellímmagine, permettendo a qualsiasiutente di eseguire misure affidabili in untempo minimo e con maggiore precisione. Èsufficiente disporre un particolare sul pianodi misura e premere un pulsante, per misu-rare fino a 99 dimensioni in tre secondi conprecisioni fino a 0,7 micron, senza com-plessi posizionamenti, né rischi di variazionio deviazioni delle misure fra i singoli opera-tori. La semplicità dúso della serie IM-6500permette un forte risparmio sui costi rispettoai processi di misura tradizionali.Il doppio obiettivo telecentrico, con un dia-metro di 100 mm, permette di misurare con-temporaneamente tutti i punti di controllo.Con questa tecnologia diventa possibileacquisire pixel senza distorsione dímmagi-ne. I dati di misura possono essere memorizzatiin digitale. Tali file possono essere esportativerso altre sorgenti, poiché la serie IM uti-lizza un comodo sistema di gestione datibasato su PC.È possibile misurare molte caratteristiche, come diametri interni, filetta-ture circolari e angoli che in precedenza erano difficili da misurare coni metodi tradizionali con un rischio ridotto di errori da parte dellópe-ratore.Il sensore di temperatura incorporato permette di installare la serie IM-6500 pressoché ovunque in un impianto di produzione.

Per ulteriori informazioni: www.keyence.it/IME-mail: [email protected]

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(L. Valetti) Ab-biamo assistito,nei recenti anni dicrisi economica eindustriale, a unacrescita dell’atten-zione alla qualità

del prodotto da parte di tutta l’indu-stria manifatturiera, sia nei confrontidel prodotto finito, sia attraversotutta la filiera produttiva. Non c’è,quindi, una vera e propria distinzio-ne settoriale tra chi deve investire inqualità e chi no. Essenzialmente chiha un prodotto di qualità ha buoneprobabilità di rimanere sul mercato,non c’è più spazio per la secondascelta. La maggioranza delle azien-de che hanno superato il 2009 lohanno fatto oltrepassando i confininazionali, sia per trovare nuoviclienti sia per seguire l’internaziona-lizzazione dei loro clienti acquisiti.L’industria dell’automobile, dallaquale dipendono innumerevoli sub-fornitori, ha spostato i propri assinei paesi emergenti mentre l’indu-

stria aeronautica, più internazionaleda sempre, opera sempre di piùattraverso joint venture tra grandigruppi nel mondo.

(R. Rivetti) In-vestire in tecnolo-gie speciali signi-fica innovare, esicuramente i set-tori dove lanecessità d’inno-vare è più forte,

come l’aerospace, l’automotive, ilnavale e il ferroviario, sono quellimaggiormente sensibili all’argomen-to. Detto questo, è anche vero cheuno scenario di crescente interna-zionalizzazione come quello attualeporta ogni settore a dover ripensareal meglio le proprie politiche d’inve-stimento in tecnologie speciali alloscopo di potersi mantenere attuali ecompetitivi sul mercato.

(L. Ferrari) Sicuramente i settoriautomotive e della meccanica di pre-

cisione dovrannoporre estrema at-tenzione alle di-namiche del mer-cato, le cui varia-zioni si fanno sem-pre più repentine.

Un altro settore potenzialmente coin-volto potrebbe essere quello dellostampaggio di articoli tecnici in pla-stica: i tempi di sviluppo, sempre piùincalzanti, richiedono l’impiego ditecnologie altamente sofisticate eall’avanguardia, che possano risol-vere in modo efficiente e veloce iproblemi di misura. Qui detengonoun ruolo fondamentale le macchinemultisensore e l’innovativa applica-zione della tomografia alla misuradimensionale.

D: Quali sono, oggi, le tecno-logie più mirate sulle misuredimensionali innovative equali i settori che possonomaggiormente beneficiare ditali proposte?

SISTEMA DI ACQUISIZIONE DATI UNIVERSALE

System 8000 di Micro-Measurements è un nuovo si-stema di acquisizione dati versatile destinato a provestatiche e dinamiche.Il sistema di base comprende uno scanner con otto cana-li di acquisizione dati, espandibile fino a 16 scanner perun massimo di 128 canali. Ogni canale può essere con-figurato, via software, per ingressi da estensimetri e tra-sduttori basati su estensimetri, termocoppie e sensori intensione. I canali estensimetrici accettano configurazionia quarto, mezzo e ponte intero con completamentoponte per 120 , 350 e 1000 ohm.I dati vengono elaborati tramite un avanzato processo-re di segnale digitale e il filtraggio viene eseguito con fil-tri Finite Impulse Response (FIR) per garantire un’eccel-lente reiezione del rumore e una stabilità e precisione dimisura insuperabili.Lo scanner modello 8000-8-SM comunica con un com-puter (PC) tramite una connessione Ethernet. Il software StrainSmart® permette di configurare, con-trollare e acquisire i dati provenienti dal System 8000.

Nel kit di rife-rimento per ilprogrammato-re sono in-clusi driver didocumen ta -zione, esempidi program-mazione e strumenti di supporto allo sviluppo di softwa-re personalizzato.

Caratteristiche System 800• Sensori supportati: Estensimetri (quarto, mezzo e ponte

intero) – Trasduttori estensimetrici – Segnali in tnsionead alto livello – Termocoppie

• Campionamento simultaneo a 24 abit• Velocità di acquisizione fino a 1000 misure/sec/

canale• Filtri flessibili Finite Impulse Response (FIR)• Compatto, robusta custodia in alluminio• Architettura Ethernet• Scheda di Auto-calibrazione con sorgente riferibile NIST• Alimentazione DV 10-32 Vdc o a rete• Uscita relè per controllare un hardware esterno

Per ulteriori informazioni: www.luchsinger.it

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(L. Valetti) La metrologia èstrettamente dipendentedalle tecnologie produttive edalle innovazioni tecnologi-che nelle lavorazioni e neimateriali. Noi costruttori disistemi di misura siamo, nelciclo produttivo, il giudiceimparziale a cui è richiestodi verificare la qualitàdimensionale di un prodottoe di un processo: entrambiquesti elementi hanno moda-lità, tecnologie e caratteristi-che ben definite e il nostrocompito è quello di validar-le, adeguando a esse glistrumenti dei quali ci servia-mo. Questo vale per le archi-tetture dei sistemi di misura,per i sensori e per il softwareapplicativo.

Guardando alle architetture è ormaichiaro come le macchine di misuratradizionali abbiano raggiunto unamaturità più che consolidata, e co-me gli sviluppi si concentrino essen-zialmente sull’ottimizzazione delleprestazioni e sullo sviluppo di nuovisensori, più precisi e più versatili.C’è molta attenzione ai sensori otti-ci, che hanno la potenzialità dimigliorare enormemente l’efficienzadel sistema di misura, ma contempo-raneamente non hanno ancora rag-giunto la precisione dei sistemi tatti-li.Il software di misura continua la suainstancabile evoluzione specializ-zandosi sempre più e adeguandosia nuove applicazioni: oggi si misuramolto di più e si misura tutto. Si sco-prono quotidianamente nuovi ambitiapplicativi, e le sempre più versatilitecniche di rilievo dimensionale ericostruzione matematica di oggettie forme fanno sì che non solo l’indu-stria manifatturiera si rivolga a noi,ma anche realtà operanti nella ricer-ca, nella cultura e nell’intrattenimen-to, che possono trovare negli stru-menti fino a ieri riservati ai “mecca-nici” soluzioni per i settori più im-pensati.

(R. Rivetti) L’evoluzione delle tec-nologie continuerà a fare la parte

del leone negli scenari futuri. Di paripasso si procederà con l’introduzio-ne di queste nuove tecnologie innuovi e diversi ambiti di applicazio-ne che, obbligatoriamente, apriran-no la strada a nuovi mercati. È unmondo in continua evoluzione e l’in-novazione applicata in ogni ramod’azienda contribuirà a sostenere leimprese in questo percorso.

(L. Ferrari) La tomografia giocheràun ruolo fondamentale in futuro:ZEISS sta intensificando la propriaricerca esattamente in questo speci-fico settore applicato alla metrologia(da qui il termine metrotomografia),puntando sull’ampliamento del pro-prio parco prodotti e delle applica-zioni in ambito industriale. Partico-lare attenzione verrà dedicataall’implementazione in isole robotiz-zate, in grado di fornire informazio-ni significative sulla qualità dimen-sionale e strutturale, interna ed ester-na, dell’intero particolare.

D: Veniamo alle novità concre-te disponibili per le aziendemanifatturiere: che cosa pre-senterà la vostra azienda direalmente innovativo/com-petitivo nel contesto dellaprossima edizione di AFFIDA-BILITÁ & TECNOLOGIE?(M. Caccia) Innanzitutto concordia-mo anche noi che è in corso una cre-scita di richieste industriali, in parti-colare riteniamo che la metrologiaottica avrà una crescita. Come èstato osservato, il trend già nell’an-no 2011 era positivo, in crescita nel-l’anno 2012, e riteniamo che conti-nuerà nel 2013.Cosa proporremo di realmente di-stintivo e competitivo?Visto il grande successo della tecno-logia a Tripla Scansione che haavuto una forte diffusione nello scor-so anno, GOM ha sviluppato unanuova versione ATOS Triple Scan dipunta, nata per esigenze di elevataqualità altamente competitive, cheverrà presentata alla fiera A&T.La comprovata e consolidata serieATOS Triple Scan è stata ampliatacon il nuovo modello ATOS Triple

La comprovata e consolidata serie ATOS Triple Scan è stata ampliata con il nuovo modello ATOS

Triple Scan 12M. Grazie a due fotocamere con una risoluzione di 12 megapixel, Triple Scan e la tecnologia Blue Light, ATOS Triple Scan 12M

permette di combinare un’elevata risoluzione con un’alta qualità dei dati per realizzare applicazioni

complesse (GOM Italia)

(M. Caccia) Per noi, l’evoluzionedella tecnologia è soprattutto unradicamento della nostra tecnologianel processo industriale. Questo vuoldire che la nostra meta è di adatta-re sempre di più la tecnologia GOMall’esigenza dei mercati più impor-tanti, ovvero, automotive, aerospacee consumer goods.Un trend che abbiamo iniziato aosservare è la crescente domanda diautomazione anche nella metrologiaottica. L’automazione sta continuan-do a crescere come strumento sem-pre più importante nei processi indu-striali. GOM offre soluzioni innova-tive, che consentono alle aziended’integrare perfettamente la metrolo-gia ottica nei loro processi automa-tizzati. Con le soluzioni metrologi-che di GOM, l’analisi in tutta lacatena di processo diventa parteintegrante della garanzia di qualitànei processi produttivi.Uno dei nuovi prodotti d’eccellenzaper soddisfare le nuove esigenze diautomazione è L’ATOS ScanBox cheè una cella di misura pronta all’usoper l’analisi e la digitalizzazione 3Dcompletamente automatica. L’ATOSScanBox combina componenti indu-striali ottimizzati, mobilità e massi-ma sicurezza in una macchina dimisura 3D standard pronta alla con-segna.

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Scan 12M. Grazie a due fotocame-re con una risoluzione di 12 mega-pixel, Triple Scan e la tecnologiaBlue Light, ATOS Triple Scan 12Mpermette di combinare un’elevatarisoluzione con un’alta qualità deidati per realizzare applicazionicomplesse.ATOS Triple Scan 12M offre un’altarisoluzione dei dettagli, è particolar-mente adatto per le applicazioniimpegnative (quali ad esempio particomplesse stampate a iniezione orealizzate in fusione) o per l’analisidelle pale, dove l’analisi di precisio-ne dei bordi di entrata e di uscita haun’importanza fondamentale. Come tutti gli scanner 3D ATOS,ATOS Triple Scan 12M utilizza lacomprovata tecnologia GOM delletelecamere per combinare un’eleva-tissima qualità dei dati e la sicurez-za del processo. Ciascuna delle duetelecamere acquisisce 12 milioni dipunti di misura in ogni scansioneoffrendo così una densità e una qua-lità dei dati senza precedenti. La tec-nologia GOM delle telecameregarantisce la sicurezza del processomonitorando costantemente il siste-ma di misura e le modifiche ambien-tali, così come fornendo un feed-

back diretto all’u-tente. N a t u r a l m e n t e ,ATOS Triple Scan12M sfrutta tutti ivantaggi dellafamiglia ATOS Tri-ple Scan, compre-sa la tecnologiaTriple Scan diGOM & BlueLight.GOM presenteràinoltre la nuovaversione del soft-ware di misuraGOM Inspect conil nuovo moduloTRITOP che con-sente un utilizzopiù rapido, sem-plice e più effica-ce della fotogram-metria. Il sistemaportatile TRITOP

misura le coordinate di oggetti tridi-mensionali in maniera rapida e pre-cisa. Con ilsistema TRI-TOP posso-no oraessere ese-guiti confacilità ilavori dimisurazio-ne solita-mente effet-tuati damacch i nedi misuratattili acoordinate3D. Il moduloT R I T O PD e f o r m a -tion con-sente dir i l e v a r emol tep l ic is i tuazion idi carico diun oggetto.A partiredallo spo-s t a m e n t o

dei marcatori e delle caratteristichevengono definiti il movimento e ladeformazione dell’oggetto in que-stione.

(L. Valetti) La gamma di prodottoproposta da Hexagon Metrologyattraversa tutti i settori applicatividella moderna industria, Si va dallesoluzioni tradizionali (macchine dimisura a coordinate a portale, gantrye a braccio orizzontale) ai sistemi dimisura di altissima precisione per ilcollaudo di geometrie complesse, aisistemi di misura portatili quali bracciarticolati e laser tracker, ai sistemiper fotogrammetria impiegabili sia inmodo manuale che integrati in cellerobotizzate. Alla elevata competitivi-tà di ciascuna delle soluzioni si uni-sce una piattaforma software comu-ne, che permette all’utilizzatore digestire tutti i sistemi di misura inmodo analogo, condividere i risultati,ottimizzare la programmazione dellemacchine automatiche e semplificarel’addestramento e l’intercambiabilità

Il laser tracker Leica AT901, equipaggiato con lo scanner laser T-Scan, è in grado di rilevare e ricostruire matematicamente superfici complesse

con grande rapidità, per operazioni di reverse engineering e verifica della qualità dimensionale (Hexagon Metrology)

TRITOP Deformation consente un utilizzo più rapido, più semplice e più efficace. Il sistema portatile TRITOP misura le coordinate

di oggetti tridimensionali in maniera rapida e precisa. Con il sistema TRITOP possono essere eseguiti con facilità

i lavori di misurazione solitamente effettuati da macchine di misuratattili a coordinate 3D (GOM Italia)

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del personale addetto alle operazionidi collaudo dimensionale. Il verocarattere distintivo è quindi la com-pletezza di gamma unita alla unifor-mità di utilizzo.

(R. Rivetti) Le misure dimensionali e,più in generale, il controllo della qua-lità hanno assunto un peso semprecrescente all’interno del processo pro-duttivo. La necessità maggiore è quel-la di realizzare misure precise, con unprocesso ripetibile e il più velocemen-te possibile. All’interno della gammaRenishaw troviamo alcuni prodotti chesi distinguono rispetto alle tecnologietradizionali. Revo™ è il capostipite diuna famiglia di sistemi di misura eispezione rivoluzionari da installaresu macchina di misura che hannocambiato gli standard industriali per isistemi di scansione. Una testa dina-

mica con cuscinetti ad aria, encoderad altissima risoluzione e con capaci-tà di scansione a 5 assi, Revo™ uti-lizza la luce laser per mantenere sottocontrollo la posizione della puntadello stilo e, grazie alla massa ridottae all’elevata risposta in frequenza, èin grado di seguire velocemente levariazioni della geometria del pezzosenza l’introduzione di dannosi erroridinamici. PH20 è una testa di misurache si muove in continuo su 5 assi dainstallare su macchine di misura,anche tramite retrofit. Le sue caratteri-stiche le permettono di misurare inmaniera accurata sino a 3 volte piùvelocemente dei sistemi tradizionali.Per le misure su macchina utensile,invece, la sonda estensimetricaRMP600 permette di ottenere misureaffidabili anche in ambienti gravosiquando si ha bisogno di misurare

piani inclinati, di fare misure vettoria-li o, più semplicemente, di utilizzarestili lunghi. Può essere utilizzata con ilsoftware OMV per la verifica dimen-sionale direttamente sulla macchinautensile. Equator è il nuovo sistemaRenishaw che offre un’alternativa ver-satile ai calibri fatti su misura e con-sente d’ispezionare i pezzi lavoraticon una flessibilità senza paragoni. Èrapido e capace di misurare formecomplesse con il vantaggio di potermodificare i programmi per adattarsia qualsiasi cambiamento nel designdel pezzo.

(L. Ferrari) Le esigenze legate alcontrollo qualità si fanno sempre piùstringenti e sono sempre più orienta-te verso l’automazione dei processie la loro integrazione nel sistemaproduttivo: l’automazione quindi, è

CONTENITORI DI COMANDO ALTAMENTE FUNZIONALI ED ERGONOMICI

Per tutte le appli-cazioni in ambitodi supervisione,controllo e coman-do dei sistemiindustriali, Rittaldispone di un’am-pia gamma disoluzioni innova-

tive e performanti, come i nuovi sistemi a braccio portante CPe le Industrial Workstation.Le nuove serie di sistemi a braccio portante, disponibili nelleversioni 60/120/180 a seconda della caricabilità del sistemaespressa in Kg, hanno in comune una lunghezza dello sbrac-cio di 1250 mm e il design innovativo. I sistemi CP sono studiati per ottimizzare la gestione dei cavi,grazie alla nuova sezione del profilo in alluminio e, per i casipiù critici, a una soluzione con coperchio asportabile, che offreanche la possibilità di separare i cavi di trasmissione dati daquelli di alimentazione, grazie alla sezione a “X”.Tutti i giuntisono perfettamente compatibili con i contenitori di comando epossono essere montati direttamente sul contenitore (sistemi 60 e120) oppure tramite un adattatore (sistema 180).Le Industrial Workstation si prestano alla realizzazione di posta-zioni di comando adatte a tutti i comparti industriali e partico-larmente performanti dal punto di vista dell’ergonomia e della

funzionalità. Queste soluzioni di contenimento si adattano inmodo ottimale ai requisiti funzionali e alle diverse condizioniambientali, grazie alla disponibilità di una vasta gamma di ele-menti ed accessori tra cui selezionare quelli più utili a realizza-re una postazione su misura per la propria applicazione. LeIndustrial Workstation sono allestibili con diverse tipologie dicontenitori di comando, elementi di giunzione, fondi, piani dilavoro, contenitori e sistemi a piedistallo. In tal modo è possibi-le ottenere un elevato grado di protezione, sicurezza meccanicae controllo degli accessi non autorizzati.I nuovi sistemi a braccio portante CP e le Industrial Workstationsaranno protagonisti dell’area espositiva Rittal, StandD10/D12, in occasione della prossima edizione di Affidabilità& Tecnologie, in programma a Torino il 17/18 aprile prossimi.

Per ulteriori informazioni: www.rittal.it

NEWS

T_M ƒ 47

La nuova macchina di misura multisensore O-Inspect 322, capace di coniugare

la scansione tattile e la misurazione ottica Zeiss (Carl Zeiss)

La misura con Revo è particolarmente apprezzata quando si devono verificare

particolari complessi o con tempi di misura lunghi. Il vantaggio che se ne può ottenere

in termini di tempo o in quantità e bontà delle misure è significativo (Renishaw)

la sfida industriale che l’Italia deveaffrontare per restare competitiva alivello internazionale.Da oltre 10 anni ZEISS sviluppa mac-chine di misura CNC, progettate spe-cificatamente per l’impiego diretto inofficina, in grado di garantire, aridosso del processo di produzione, lestesse prestazioni dei sistemi impiega-ti in sala metrologica.Come elemento distintivo, resta lagrande competenza acquisita daZEISS nell’integrazione delle propriemacchine in isole robotizzate e la suacapillare presenza sul territorio; in Ita-lia ZEISS opera per mezzo di un teamdi tecnici specializzati in grado dioffrire un servizio “chiavi in mano” edi soddisfare qualsiasi esigenza avan-zata dal Cliente.ZEISS presenzierà alla manifestazioneAffidabilità e Tecnologie con la nuovamacchina di misura multisensore O-Inspect 322, il sistema “più piccolo” nel-l’ambito della propria gamma produtti-va, capace di coniugare la scansionetattile e la misurazione ottica Zeiss.

GLIALTRI TEMI

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PCB PIEZOTRONICS MIGLIORA LA CAPACITÀ DI PROGETTAZIONE ACUSTICA CON LA NUOVA CAMERA ANECOICA

PCB Piezotro-nics, Inc., leadermondiale nellaprogettazione eproduzione dimicrofoni, vibra-zione, forza,coppia, carico,deformazione esensori di pres-sione, così comepioniere della

tecnologia ICP®, è lieta di annunciare il completamento deipropri impianti di prova supplementari per la progettazionedel prodotto acustico. Una nuova state-of-the-art camera ane-coica fornirà ulteriori ambienti a “campo libero” per testarenuovi progetti sui futuri microfoni. Le capacità interna miglioraulteriormente, dopo 30 anni di prove sui microfoni e relativitest di fabbricazione presso PCB®.“Abbiamo fatto questo investimento per migliorare la nostra

camera e con essa le capacità di misura sul rumore di fondo.La nuova camera anecoica ci permetterà di arrivare sul mer-cato più velocemente con nuovi progetti, migliorando la nostracorrezione nel campo di prova e assicurando la piena rispon-denza acustica alla Commissione Elettrotecnica Internazionale(IEC standard) in un lasso di tempo più breve. La nuova came-ra ci assisterà anche nei nostri programmi di analisi competiti-va per il nostro test interno su tutta la linea di misura”, hadichiarato Mark Valentino, Product Manager presso la casamadre.PCB® propone una serie completa di microfoni a condensato-re prepolarizzati e preamplificatori. Alimentati da un condi-zionatore 2-20 segnale mA e utilizzando cavi coassiali stan-dard, questi prodotti sono moderni e molto popolari a causadel notevole risparmio sui costi di alimentazione e di cablag-gio. Il disegno (progetto) prepolarizzato può essere utilizzatoanche con la stessa sorgente di corrente costante usata peraccelerometri ICP®, minimizzando così il tempo di configura-zione. In conformità con IEC 61094, i microfoni a condensa-tore prepolarizzati sono costruiti attorno alla tecnologiaICP®, tipologia specifica sul sensore che in PCB® abbiamoinventato! PCB® offre anche i tradizionali microfoni polarizza-ti esternamente, che necessitano però di un alimentatore a 200V. Tutti i microfoni sono offerti con una garanzia “Total Custo-mer Satisfaction”.

Per ulteriori informazioni tecniche su tutti i prodotti del micro-fono, contattare PCB Piezotronics srl o visitare il sito www.pcb.com/acoustics

NEWS

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NEWS

Lo stereo microscopio Mantis di Vision Engineering,fin dalla sua nascita 18 anni fa, è sempre stato unprodotto vincente e vanta oggi più di 150.000 siste-mi venduti nel mondo.Quando nel 1994 fu prodotto il primo esemplare,nessuno immaginava che la tecnologia brevettatadel nuovo visore stereo avrebbe ottenuto questo suc-cesso e questa popolarità. La sua elevata ergono-mia ha fornito a ingegneri e tecnici il confort cherichiedevano mentre conducevano le loro ispezioni,insieme a un’elevata precisione e produttività.Inizialmente Mantis venne usato principalmente nelsettore elettronico, per ispezionare le saldature e laqualità dei componenti. Il vantaggio di avere unvisore, al posto di una testa con i classici oculari, haaccresciuto la sua popolarità anche in altri settori,grazie alla riduzione della fatica durante l’ispezio-ne visiva. Oggi Mantis è utilizzato in tutti i settori dove èrichiesta l’ispezione ottica manuale: ingegneria diprecisione, plastica, oreficeria, aerospaziale, medi-cale, tessile e farmaceutico.Oltre all’incomparabile ergonomia, Mantis offreingrandimenti fino a 20x ed è quindi ideale per l’i-spezione e il rework, rendendo semplice, con l’am-pia distanza di lavoro, la manipolazione dei com-ponenti e dei campioni. Lo stereo microscopio, ideale per chiunque vogliafare ispezioni ottiche, è disponibile con un’ampiagamma di configurazioni e accessori, inclusa la ver-sione con telecamera.

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ISUCCESSO MONDIALE PER IL SISTEMA DI VISIONE MANTIS

LA COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICACA

MPI

ECOM

PATI

BILIT

ÀEL

ETTR

OM

AGNET

ICA

Strumentazione di basenelle misure di EMC

Carlo Carobbi1, Alessio Bonci1, Marco Stellini2, Michele Borsero3

Caratterizzazione del sistema di misura SURGE tramite impulsi

Tratto da: C. Carobbi, A. Bonci, M. Stellini, M. Borsero “Time-DomainCharacterization of the Surge, EFT/Burst, and ESDMeasurement Systems”1 Università di Firenze,

Dip. Ingegneria dell’Informazione2 Università di Padova,

Dip. di Ingegneria dell’Informazione3 I.N.Ri.M., Istituto Nazionale

Ricerca Metrologica, [email protected]

[4] e [5], il metodo della risposta im-pulsiva e convoluzione è valido ancheper garantire la riferibilità dei risultatidi misura.In pratica tale metodo consiste in duedistinte fasi:1. ottenere sperimentalmente la rispo-sta impulsiva W(t) del SM tramite unimpulso di stimolo (test) T(t) come rap-presentato in Fig. 1.2. valutare la distorsione indotta dalSM sull’impulso teorico standard attra-verso una elaborazione numerica(convoluzione integrale).La condizione essenziale è che l’im-pulso di stimolo T(t) sia sostanzial-mente unidirezionale e abbia una du-rata breve rispetto al tempo di salitadell’impulso standard a cui è associa-to il SM da caratterizzare.Il SM consiste usualmente in un tra-sduttore connesso a un oscilloscopiodigitale tramite un cavo coassiale. Iltrasduttore può essere un partitore ditensione, un resistore di shunt o untrasformatore di corrente per i qualila norma [1] specifica precisi requi-siti a riguardo dell’impedenza d’in-gresso.

ABSTRACTA simple and inexpensive method for the time-domain characterization ofthe measurement systems used for the calibration of the standard impulsegenerators for SURGE immunity tests is presented. The validity and generalapplicability of the method is demonstrated through an experimental inve-stigation.

RIASSUNTOViene illustrato un metodo semplice ed economico per la caratterizzazionenel dominio del tempo dei sistemi di misura usati per la taratura dei gene-ratori degli impulsi standard di SURGE. La validità e la generalità del meto-do sono dimostrate attraverso un’indagine sperimentale.

INTRODUZIONE

Nell’ambito della Compatibilità Elet-tromagnetica (EMC) per le proved’immunità all’impulso di SURGE siutilizzano speciali generatori ingrado di produrre forme d’ondatransitorie che devono rispettare irequisiti definiti dalla norma [1] eriportati in Tab. 1. La stessa norma definisce anche i me-todi di taratura e i requisiti di minimaprestazione dei sistemi di misura (SM)usati per la taratura. È importanteosservare che le caratteristiche di pre-stazione richieste riguardano la rispo-sta dinamica del SM e sono espressein termini di parametri nel dominiodella frequenza, banda nominale epiattezza della risposta in frequenza,mentre le tolleranze in Tab. 1 sonoespresse in termini di parametri neldominio del tempo. Sfortunatamentela corrispondenza fra l’andamento

nel dominio della frequenza del SM ela corrispondente distorsione nel do-minio del tempo non è di facile inter-pretazione. La carenza di questa in-terpretazione diventa ancora più evi-dente ad esempio quando si tenta divalutare l’incertezza di misura. In que-sti casi ci si confronta con domandedel tipo: “quanto l’ampiezza di ban-da e la piattezza della risposta in fre-quenza del sistema di misura si riflettesul tempo di salita, sulla durata e l’am-piezza del picco dell’impulso di SUR-GE misurato?”.In queste pagine proponiamo unamodifica del metodo della convolu-zione originariamente concepito perle tecniche di misura delle alte tensio-ni e le forti correnti [2]-[5] abbinato aquello della risposta impulsiva, trasfe-rendolo nell’ambito della EMC a ri-guardo degli impulsi di SURGE. Co-me sarà chiaro nel seguito, è impor-tante osservare che, in accordo con

Tabella 1 – Parametri delle forme d’onda standard di surge IEC 61000-4-5

Ampiezza di picco Tempo di salita Durata

0,5-1-2-4 kV ± 10% 1,2 µs ± 30% 50 µs ± 20%

0,25-0,5-1-2 kA ± 10% 8 µs ± 20% 20 µs ± 20%

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CAMPI E COMPATIBILITÀELETTROMAGNETICA

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TECNICA DELLA CONVOLUZIONE

Nota la risposta W(t) del SM dovutaal segnale di test impulsivo T(t), la tec-nica della convoluzione consiste in:1. Dividere W(t) per il fattore W0ottenendo la funzione W0(t) definitacome:

(1)

dove W0 rappresenta la sua area cal-colata come:

(2)

2. Calcolare numericamente l’uscitaSout(t) come (vedi [3]):

(3)

dove Sin(t) è la forma d’onda dell’im-pulso teorico standard (ideale) all’in-gresso del SM.3. Confrontare Sout(t) con Sin(t) inmodo da valutare la distorsione del-l’impulso teorico dovuta al SM.L’efficacia del metodo è evidente inquanto si confronta direttamente l’u-scita distorta Sout(t) con l’ingressoideale Sin(t).Da quanto sopra esposto, le limitazio-ni di questo metodo sono essenzial-mente dovute alle inevitabili non-idea-lità dell’impulso di stimolo T(t) che siripercuotono all’uscita Sout(t) con laconseguenza che parte della distor-sione è da imputare a questo e non alsolo SM. Per questa ragione è neces-sario porre molta attenzione nella pro-gettazione e nella realizzazione del

S t S W t dout in

t

( ) ( ) ( )= −∫ τ τ τ00

W W t dt0

0=

∞

∫ ( )

W t W tW0

0

( ) ( )=

generatore d’im-pulsi di test.Un altro aspettodel metodo daconsiderare è chela distorsione del-l’uscita Sout(t) èvalutata assumen-do che in ingres-so al SM sia pre-sente un impulsoideale Sin(t)

1. Èpiuttosto ovvioche la forma d’onda fornita dal gene-ratore sotto prova non debba esseretanto differente dall’ideale: per questomotivo si ipotizza che il generatore diSURGE in taratura fornisca degliimpulsi conformi alla norma [1] con lecaratteristiche riassunte in Tab. I.

APPLICAZIONE DEL METODO

Come noto, il generatore di SURGEdeve essere verificato sia in termini ditensione a circuito aperto (alta impe-denza > 10 kΩ [1]) siain termini di corrente dicortocircuito (bassaimpedenza < 2 Ω [1]).Questo implica l’uso didue differenti SM, per-tanto si devono proget-tare e realizzare duedifferenti generatorid’impulsi di test T(t).Nelle figure che seguo-no e che riportano leforme d’onda speri-mentali i punti corri-spondono ai campioniacquisiti con l’oscillo-scopio mentre il trattocontinuo descrive leforme d’onda matema-tiche.

A. SM tensione a circuito apertoLo schema di principio del generatored’impulsi di test T(t) utilizzato percaratterizzare il SM a circuito aperto(voltage SURGE) è rappresentato inFig. 2. Il principio di funzionamento è ilseguente: il generatore di alta ten-sione E (circa 3,5 kV) carica, tramite

una resistenza di alto valore(150 MΩ), un condensatore da 1 nF.Quando la tensione ai suoi capisupera il valore di soglia determina-to dai due spark gap (SG) in serie,essi si chiudono rapidamente ed ilcondensatore si scarica sulla resi-stenza di uscita (bleeder) a bassaimpedenza. L’impulso di stimolo T(t)così generato risulta essere unidire-zionale. L’impiego di due SG in seriecrea un tempo di salita relativamentebasso (circa 12 ns), una breve dura-ta (circa 0,2 µs valutata al livello del

Figura 2 – Schema di principio del generatore d’impulsi di test T(t) per caratterizzazione SM voltage SURGE. SG: spark gap BURNS

tipo 2027-60-BLF (600 V), E rappresenta il generatore di alta tensione

Figura 1 – Sistema di misura (SM) sotto test. T(t): impulso di stimolo; W(t): risposta del SM

Figura 3 – Impulso di tensione di test T(t) utilizzato per la verifica del SM voltage SURGE

d’impulsi di test T(t) utilizzatoper caratterizzare il SM relati-vamente alla corrente di cor-tocircuito (current SURGE) èrappresentato in Fig. 6. Il prin-cipio di funzionamento è il

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ELETTROMAGNETICA

10% del picco contro 1,2 µs di front-time dell’impulso SURGE di tensione)e un’ampiezza2 dell’ordine di 600 Vcome rappresentato in Fig. 3. La misura è stata fatta utilizzando unasonda ad alta impedenza (100 MΩ inparallelo a 6,5 pF), alta tensione(2 kV), rapporto 1:100, avente unabanda passante di 250 MHz e con-nessa a un oscilloscopio con banda di400 MHz e velocità di campiona-mento di 500 MS/s.L’impulso così generato è stato appli-cato all’ingresso di un SM tipico che ilaboratori utilizzano per la taraturainterna del proprio generatore di ten-sione di SURGE. Il SM preso in esameconsiste in una sonda ad alta tensione(1,4 kV), rapporto 1:1000, di tipo dif-ferenziale, avente una banda passan-te di 100 MHz (marca PICO TECH-NOLOGY, tipo TA042) connessa a unoscilloscopio con banda di 3 GHz evelocità di campionamento di20 GS/s. La Fig. 4 mostra la rispostaW(t) del SM all’impulso T(t) raffigura-to in Fig. 3.L’alterazione più evidente dovuta alSM è la presenza di un’oscillazionesmorzata a circa 90 MHz, frequen-za nella banda di utilizzo della stes-sa sonda di tensione utilizzata.Nonostante la presenza di questaoscillazione indesiderata, il risultatoSout(t) ottenuto fra la convoluzionedella risposta W(t) del SM e l’impul-so standard (1,2/50 µs) Sin(t),

secondo la relazione (3), risulta pra-ticamente sovrapponibile allo stessoimpulso standard come riportato inFig. 5. Da questo si deduce che ilSM utilizzato non introduce sostan-zialmente nessuna distorsione ap-prezzabile all’impulso di riferimento1,2/50 µs voltage SURGE, infattil’oscillazione a 90 MHz risulta esse-re alquanto distante rispetto allabanda stessa del segnale standardideale Sin(t).

B. SM corrente di cortocircuitoIl circuito equivalente del generatore

seguente: il generatore di alta tensio-ne E (circa 3,5 kV) carica, tramite unaresistenza di alto valore (47 MΩ), uncondensatore da 50 nF. Quando latensione ai suoi capi supera il valoredi soglia determinato dallo spark gap(SG), esso si chiude rapidamente e ilcondensatore si scarica generandol’impulso di corrente desiderato sul-l’ingresso del SM a bassa impedenza(< 2 Ω secondo [1]).Nel suo complesso il generatore cosìrealizzato è sostanzialmente un circui-to RLC serie che ha un coefficiente dismorzamento prossimo al valore criti-co e la relativa grande induttanza

(450 nH) presente nellamaglia crea una formad’onda sufficientementeinsensibile all’induttan-za parassita esternadella maglia di misurastessa, inevitabilmentepresente nell’impeden-za di cortocircuito(poche decine di nano-henries). La resistenzada 3,3 Ω è stata sceltaper ottenere lo smorza-mento desiderato.L’impulso di corrente ditest T(t) prodotto daquesto circuito è rap-presentato in Fig. 7, èdi tipo unidirezionale eraggiunge un’ampiez-za di circa 135 A. Ladurata, valutata al livel-

lo del 10% del picco, è di circa0,85 µs che risulta essere relativa-mente breve rispetto al front-time del-l’impulso SURGE di corrente 8/20 µs.Per la misura di questa corrente si èutilizzata una sonda auto-costruita [7]

Figura 4 – Impulso di tensione W(t)in uscita al SM voltage SURGE

Figura 5 – Confronto fra Sin(t) (tratto continuo) e Sout(t) (punti) ottenuto dalla (3) in riferimento

all’impulso standard 1,2/50 ms voltage SURGE. Sin(t) e Sout(t) sono indistinguibili

Figura 6 – Circuito equivalente del generatore d’impulsi di test T(t) per caratterizzazione SM current SURGE. G: spark gap LITTELFUSE tipo CG33.0L-03 (3 kV),

E: generatore di alta tensione

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CAMPI E COMPATIBILITÀELETTROMAGNETICA

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che è stata ottenuta avvolgendo 23spire di filo di LITZ (200x0,10 mm) sudi un toroide di ferrite (materiale 61,FAIR-RITE, 36x23x12,5 mm), caricatada una resistenza di 1,2 Ω. In questomodo si ottiene una frequenza ditaglio inferiore di 2,8 kHz e un’impe-denza di trasferimento di 52 mΩ.Molta attenzione è stata posta perverificare la distorsione di questasonda dovuta all’eventuale saturazio-ne del nucleo ed al suo caratteristicoeffetto passa-alto. Per far questo èstata integrata numericamente laf.e.m. indotta in un loop in aria debol-mente accoppiato con il medesimo

circuito su cui è appli-cata la sonda di cor-rente in oggetto. Il risul-tato numerico ottenutoha mostrato sostanzial-mente la stessa formad’onda ricavata dallasonda di corrente ma-gnetica auto-costruitaed in questo modo si èavuta la conferma chenon ci fossero so-stanzialmente distorsio-ni sulla misura dellacorrente.L’impulso di corrente ditest così generato èstato applicato all’in-

gresso di un SM per l’impulso “currentSURGE” tipicamente utilizzato inlaboratorio di prova. In particolar mo-do si tratta di uno shunt resistivo trias-siale (LEM tipo NORMA TRIAX, 98,1A/V) direttamente collegato a un oscil-loscopio da 500 MHz (velocità di cam-pionamento 5 GS/s). La rispostaimpulsiva W(t) del SM in oggetto èmostrata in Fig. 8; in questo caso èevidente una distorsione di tipo sinu-soidale smorzata a 500 kHz. Il risul-tato Sout(t) della convoluzione fra W(t)normalizzato e l’impulso standard8/20 µs Sin(t) è riportato in Fig. 9. L’u-nica differenza apprezzabile fra Sin(t)e Sout(t) è un leggero incremento della

corrente di picco Sout(t) dell’1,8%,abbondantemente inferiore alla tolle-ranza prevista dalla normativa (10%)come riportato in Tab. 1.

CONCLUSIONI

Il metodo della convoluzione permetteuna facile caratterizzazione della di-storsione che il Sistema di Misura(SM) produce nella misura dellaforma d’onda dell’impulso di SURGE(tensione e corrente) in termini deirelativi parametri nel dominio deltempo (tempo di salita, durata eampiezza di picco). I generatori di sti-molo usati per l’applicazione delmetodo sono economici e di facilerealizzazione. Tutti i SM indagati,conformi alla norma, producono unadistorsione trascurabile delle formed’onda standard di SURGE presecome riferimento.

RINGRAZIAMENTI

Gli autori ringraziano GiancarloBorio (LACE-Corep, Torino) e Alessan-dro Zuccato (CreiVen Scarl, Padova)per aver messo a disposizione i siste-mi di misura tarati attraverso i qualisono stati eseguiti la gran parte degliesperimenti riportati in questo lavoro.

Figura 8 – Impulso di corrente W(t)in uscita al SM current SURGE

Figura 9 – Confronto fra Sin(t) (tratto continuo leggero) e Sout(t)(punti, tratto spesso) ottenuto dalla (3)

in riferimento all’impulso standard 8/20 ms current SURGE

Figura 7 – Impulso di corrente di test T(t)utilizzato per la verifica del SM current SURGE

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ELETTROMAGNETICA

NOTE

1 L’espressione matematica delle formad’onda ideali Sin(t) di tensione e di cor-rente relative all’impulso di SURGE nonsono presenti nella norma [1] ma sonodisponibili nella bozza [6] della futuraedizione 3 della norma.2 Nello schema di principio di Fig. 2non è stata considerata l’induttanzaparassita della maglia. Questa indut-tanza dell’ordine di 150 nH, realizzaun circuito RLC serie, ed è responsa-bile del fatto che il picco della tensio-ne in uscita risulta inferiore alla caricadi circa 1200 V del condensatore.


1. Electromagnetic Compatibility(EMC) – Part 4-5: Testing and Measu-rement Techniques-Surge ImmunityTest, IEC 61000-4-5, Ed. 2.0, Nov.2005.2. R.H.Mcknight, J.E. Lagnese, andY.X. Zhang, “Characterizing transientmeasurements by use of the stepresponse and the convolution inte-gral,” IEEE Trans. Instrum. Meas., vol.39, no. 2, pp. 346-352, Apr. 1990.3. IEEE Standard Techniques for High-Voltage Testing, IEEE Std.4-1995,1995.

4. High-Voltage Test Techniques – Part2: Measuring Systems, IEC 60 060-2,Ed. 3.0, 2010.5. High-Current Test Techniques – Defi-nitions and Requirements for Test Cur-rents and Measuring Systems, IEC 62475, Ed. 1.0, 2010.6. IEC document, Committee Draft77B/681/CD, project number IEC61 000-4-5 Ed. 3.0. Circulation Date:2012-11-16.7. L.M. Millanta, “Fundamentals ofthe EMC current probes,” in Proc.12th Int. Zurich Symp. Tech.Exhib., Feb. 18-20, 1997, pp.585-590.

Carlo Carobbi si è laureato con lode inIngegneria Elettronica nel 1994 presso l’U-niversità di Firenze. Dal 2000 è Dottore diRicerca in “Telematica”. Dal 2001 è ricer-catore presso il Dipartimento di Elettronica eTelecomunicazioni dell’Università di Firenzedove è docente di Misure Elettroniche e di

Compatibilità Elettromagnetica. Collabora come ispettoretecnico con l’ente unico di accreditamento Accredia. Èpresidente del SC 210/77B (Compatibilità Elettromagne-tica, Fenomeni in alta frequenza) del CEI.

Michele Borsero Si è laureato in ingegne-ria elettronica presso il Politecnico di Torinonel 1977. Dal 1978 lavora come ricercatorepresso l’istituto metrologico nazionale Italiano(I.N.Ri.M.). È responsabile del laboratorioEMC in I.N.Ri.M. e coordina la partecipazio-ne Italiana agli interconfronti internazionali

organizzati da BIPM e EURAMET nel settore dei campi elet-tromagnetici e delle misure EMC. Dal 1986 contribuisce alleattività di IEC/CISPR (Comité International Spécial des Per-turbations Radioélectriques) in qualità di delegato Italianodel sottocomitato “A” (Radio-interference measurements andstatistical methods), ed è attualmente vice presidente delcomitato tecnico TC 210 “Compatibilità Elettromagnetica”CEI, membro di IEC.

Marco Stellini è nato a Padova. Si è lau-reato in ingegneria elettronica presso l’Uni-versità di Padova nel 1995 ed ha ottenuto iltitolo di dottore di ricerca in bioelettromagne-tismo e compatibilità elettromagnetica nel2009, presso la stessa Università. È attualmente impegnato in attività di ricerca

presso il Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione del-l’Università di Padova. Le sue principali attività riguardanola valutazione dell’incertezza di misura, la ripetibilità dellemisure e le tarature nei settori dell’elettronica e della com-patibilità elettromagnetica.

Alessio Bonci è nato a S. Giovanni Valdar-no. Si è laureato in ingegneria delle teleco-municazioni presso l’Università di Firenze nel1999. Lo stesso anno è passato a MagnetekS.p.A. dove è stato coinvolto nel progetto esviluppo di alimentatori a commutazione. Nel2002 ha avviato la sua attuale attività d’inse-

gnante nella scuola secondaria. Attualmente insegna sistemielettrici presso lo “Istituto Professionale Statale FrancescoBuitoni” di Sansepolcro. I suoi interessi di ricerca includonole misure EMC, la valutazione d’incertezza delle misureEMC, le tecniche di misura in alta frequenza e il progetto dicircuiti interlaboratorio EMC. È membro dell’associazioneItaliana Gruppo Misure Elettriche ed Elettroniche (GMEE).

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NEWS

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sistemi e componenti. • Gestione energetica: il giusto equilibrio tra risparmio ener-

getico, prestazioni, comfort di guida e termico.• Durability: processi efficienti ed innovativi per una maggiore

affidabilità del veicolo, dei sistemi e dei componenti.• Driving dynamics: ottimizzazione dei sistemi e sottosistemi

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2013 LMS EUROPEAN VEHICLE CONFERENCE19-20 giugno - Monaco di Baviera,Kempinski Airport HotelDREAM.DESIGN.DEVELOP.DELIGHT.Smart simulation and testing for optimized mechatronic system’s design

Il tema dei control-li non distruttivi èda sempre digrande interesseper le aziende,specialmente (ma

non solo) nei settori della siderurgia,delle trafilerie e dell’automotive. Perqueste aziende, il poter (tornare a) esse-re competitivi dipende in modo semprepiù significativo dalla capacità diapplicare il controllo di qualità all’inter-no del processo produttivo, sulla totalitàdel prodotto e con strumentazione diprestazioni almeno pari a quelle deidispositivi di verifica che i clienti utiliz-zano sul prodotto acquistato: è semprepiù frequente infatti che la merce vengarimandata al produttore perché non aspecifica. Il tema di questa rubrica èdunque incentrato sui risultati dell’inda-gine dello stato dell’arte e di mercato inmateria di controlli non distruttivi, conparticolare attenzione alle tecnologieattinenti la visione. L’indagine è stata svolta utilizzando leseguenti parole chiave: opticalinspection; vision system; imag-ing; surface texture; surfaceinspection; computer vision;range imaging; laser imaging. Isiti visitati e i documenti analizzatihanno messo in rilievo quanto segue.

ma di visione 2D: una o più telecamereveloci, opportuni sistemi d’illuminazio-ne, e software dedicati per l’acquisizio-ne, il riconoscimento e la classificazio-ne dei difetti. Ad esempio, nell’ambitoproduttivo dei laminatoi, vi sono i siste-mi prodotti da Cognex [1], da Parsytec[2], e da Siemens-Vai [3]. Particolareaccento è posto sulle capacità di classi-ficazione dei difetti, che consentono didiscriminare fra graffi, crack, embosseddefects, ondulazione e tessiture partico-lari, legati a determinati difetti di lavo-razione. L’utilizzo di telecamere lineari si rivelaadatto all’ispezione veloce di partiaventi superfici curve e lucide, perché èpossibile, mediante opportuni sistemid’illuminazione, evidenziare in modoottimale i difetti anche in presenza diriflettività marcata delle superfici. Unasoluzione studiata ad hoc per il control-lo superficiale di tubi è quella presenta-ta in [4]: in questo sistema vengono uti-lizzate tre telecamere lineari, poste a120° l’una dall’altra, secondo un pianoperpendicolare alla direzione di scorri-mento del tubo. Poiché il controllo èeseguito a caldo, il sistema d’illumina-zione si basa sull’utilizzo di radiazionelaser in una finestra poco sovrappostaa quella di emissione, (legata questaalla temperatura del pezzo). Le teleca-mere sono accordate alla lunghezzad’onda d’illuminazione mediante op-portuni sistemi di filtri. In questo modo èpossibile disaccoppiare le due sorgentie ottenere immagini di buona qualità,sulle quali viene effettuata l’elaborazio-ne. Anche in questo caso si tratta di ela-borazione 2D per il riconoscimento el’identificazione dei difetti.Di tipologia simile è anche il sensorecommerciale SIMAC 63 (Zumbach,Svizzera) [5]: si tratta di un dispositivoche realizza in versione compatta lastruttura basata su tre telecamere linearidisposte a 120°, similmente al caso pre-cedente. Il tubo da ispezionare passa

Il controllo non distruttivo di superficinell’industria metallurgica, delle trafi-lerie e delle forgerie è classicamenteeseguito mediante imaging RX, ultra-suoni ed Eddy currents; si tratta dicontrolli costosi (è il caso di strumen-tazione RX o a ultrasuoni, il cui utiliz-zo è giustificato solo in particolariapplicazioni) o di tecnologie ben as-sestate, e di costo contenuto, che effet-tuano il controllo fuori linea.A partire dagli anni 2001-2003 hasempre più prepotentemente presopiede l’utilizzo di sistemi di visione,principalmente di tipo 2D. Il trend è giu-stificato dall’evoluzione delle tecnologiedi visione e di comunicazione, e dallosviluppo di sistemi software sempre piùpotenti, grazie (i) all’attività di ricercada parte delle comunità operanti nell’a-rea Computer Vision, (ii) all’aumentatopotere di calcolo dei PC e (iii) alla signi-ficativa riduzione dei costi. In parallelo,si è fatto sempre più pressante il requi-sito del controllo di qualità al 100%, inlinee di lavoro riconfigurabili e contempi di attrezzaggio sempre più brevi,per aumentare la flessibilità della pro-duzione.I sistemi 2D si basano sull’acquisizioned’immagini mediante telecamere amatrice o lineari e sul loro processing.La soluzione è quella classica del siste-

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Visione e controllinon distruttiviVision and non-destructive controls

A cura di Giovanna Sansoni ([email protected])

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ABSTRACTThe section on Artificial Vision is intended to be a “forum” for Tutto_Misurereaders who wish to explore the world of components, systems, solutions forindustrial vision and their applications (automation, robotics, food&bevera-ge, quality control, biomedical). Write to Giovanna Sansoni and stimulatediscussion on your favorite topics.

RIASSUNTOLa rubrica sulla visione artificiale vuole essere un “forum” per tutti i lettoridella rivista Tutto_Misure interessata a componenti, sistemi, soluzioni per lavisione artificiale in tutti i settori applicativi (automazione, robotica, agroa-limentare, controllo di qualità, biomedicale). Scrivete alla Prof. Sansoni esottoponetele argomenti e stimoli.

che consente di estrarre punti “inte-ressanti” dalla ROI (Region of Interest)partendo da un insieme d’immagini diriferimento immagazzinate in un data-base (localizzazione). In secondoluogo il metodo prevede l’utilizzo diquattro diverse SVM, per classifica-re i difetti in quattro categorie.Infine, nella pubblicazione [12] è pre-sentata una tecnica adottata per larilevazione dei difetti su acciaio. Ilmetodo utilizzato applica alle imma-gini 2D algoritmi basati su reti neura-li per il riconoscimento del difetto el’analisi multi-frattale per la sua clas-sificazione.


1. www.cognex.com/ProductsServices/VisionSystems, SmartView.2. www.parsytec.com, Optical surfaceinspection products.3. www.siemens-vai.com, SIROLL SIAS.4. A. Ayani et Al., “Surface inspection ofhot rolled seamless tubes”, MPT Internatio-nal 5/2008.5. www.zumbach.com/e/product/simac.asp, SIMAC 63.6. F. Blais, “A review of 20 years of rangesensors development”, Journal of Electro-nic Imaging, 2004, Vol.13, N.1, pp. 231-240.7. www.optimet.com/ConoLineLS.php8. X. Xie, “A review of recent advances insurface defect detection using textureanalysis techniques”, Electronics Letters onComputer Vision and Image Analysis, Vol.3, pp.122, 2008.9. F. Pernkopf, “Detection of surfacedefects on raw steel blocks using Bayesiannetwork classifier”, Pattern Anal. Applic.,7, 2004, pp. 333-342.10. H. Jia, Y.L. Murphey, J. Shi, T.S.Chang, “An intelligent real-time visionsystem for surface defect detection”, Pro-ceedings of the 17th International Confe-rence on Pattern Recognition, Vol. 3,2004, pp. 239-242.11. B. Suvdaa, J. Ahn, J. Ko, “Steel surfa-ce defects detection and classification”,2012: http://onlinepresent.org/proceedings/vol3_2012/53.pdf12. M. Yazdchi, M. Yadzi, A.G. Mahyari,“Steel surface defect detection using textu-re segmentation based on multifractaldimension”, Proceedings of the Internatio-nal Conference on Digital Image Proces-sing, 2009, pp. 346-350, doi: 10.1109/ICDIP.2009.68.

documento alcune informazioni essen-ziali in proposito, poiché è verosimileche siano proprio queste le tecnicheimplementate nei software dei sistemi2D commerciali già citati. Il lettore in-teressato ad avere una panoramicaesaustiva dei metodi che appartengo-no a questa famiglia può fare riferi-mento alla pubblicazione [8]: questapresenta una classificazione moltoutile al fine di chiarire le caratteristi-che, i vantaggi e i limiti di ciascunadelle tecniche. Nel seguito vengonocitati alcuni esempi di lavori di ricercasviluppati al fine di classificare difettisuperficiali mediante queste tecniche. La pubblicazione [9] presenta un ap-proccio alla rilevazione e alla classifi-cazione di difetti superficiali su tubi diacciaio. L’acquisizione è attuata da unsistema 3D a lama di luce. La nuvola dipunti viene poi elaborata al fine dideamplificare l’effetto delle vibrazionidel tubo: la metodologia utilizzata sibasa su una Singular Value Decompo-sition (SVD). Per localizzare i difettisono proposte diverse tecniche, tra cuil’analisi mediante trasformata wavelet,la trasformata DCT (Discrete CosineTransform), e l’analisi statistica (media,varianza). La classificazione deidifetti è attuata mediante una retebayesiana, con 40 diverse caratteristi-che in base alle quali determinare iltipo di difetto.Un altro metodo per la rilevazionedi difetti su tubi e per la loro classifi-cazione è descritto nella pubblica-zione [10], in cui è proposto un siste-ma di analisi real-time della superficiedi oggetti in acciaio basato su patterndi difetti. La strategia utilizza unaSVM (Support Vector Machine), ovve-ro un insieme di metodi di apprendi-mento per la classificazione di pat-tern. Si tratta di un approccio a duestadi, in cui dapprima l’immagine èopportunamente filtrata e preliminar-mente analizzata. Se vi è il sospettoche vi siano difetti, a tale immagine èpoi applicato l’algoritmo elaboratodalla SVM.L’articolo [11] propone un metodobasato su due stadi di elaborazione.In primo luogo per ogni frame acqui-sito è applicata la SIFT (Scale-Inva-riant Feature Transform), un algoritmo

attraverso l’apertura circolare centrale;il sistema è dotato di dispositivi d’illumi-nazione e di appropriati algoritmi d’i-dentificazione dei difetti. La documenta-zione commerciale a disposizione evi-denzia come questo dispositivo sia pen-sato per tubi di diametri che arrivano almassimo a 63 mm di diametro.L’utilizzo di sistemi di visione 3D hainiziato ad avere un suo spazio intempi più recenti (a partire dal 2009);la cosa non sorprende, dato che nel-l’ambito della ricerca tali sistemi sonostati oggetto di studio a partire dallafine degli anni ‘80, e una “latenza” di15 anni è del tutto fisiologica, quandosi parla d’ingegnerizzazione, marke-ting e vendita di prodotto. Il mercatooffre sistemi a livello di sensori 3D,quindi di singoli dispositivi che posso-no essere ‘combinati’ a seconda del-l’applicazione specifica considerata.L’esempio tipico è quello dell’utilizzodi dispositivi a lama di luce laser. L’ac-quisizione dei profili avviene median-te triangolazione ottica; ciascun profi-lo misura la porzione di superficie illu-minata. L’unione dei profili lungo ladirezione di scansione costituisce lamappa 3D della superficie [6]. Larisoluzione della misura e la sua incer-tezza determinano la “finezza” dellarappresentazione, e quindi la tipolo-gia dei difetti analizzabili. Fra i siste-mi in commercio utilmente applicabilial rilievo dei difetti superficiali vi ècertamente il sistema ConoLine (Opti-met) [7], che presenta risoluzioni dimisura di poche decine di micron, e sipresta al rilievo di mappe 3D utili alriconoscimento di difetti delle superfi-ci, anche in processi a caldo.Nessuno dei documenti reperiti a cor-redo dei sistemi citati entra nel detta-glio delle metodologie, il che è perfet-tamente comprensibile, trattandosi didocumentazione commerciale. Tutta-via è sempre posto l’accento sul pro-blema della classificazione deidifetti oltre che sul loro riconosci-mento.Il problema della classificazione èmolto complesso; prova ne è la vastagamma di algoritmi di Pattern Reco-gnition, specificamente sviluppati peril riconoscimento di tessiture (texture).Si ritiene utile riportare in questo

VISIONEARTIFICIALE

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MISURE E FIDATEZZAI

SERIA

LI

MIS

URE

EFI

DATE

ZZA

L’approcio previsionaleall’affidabilità

Marcantonio Catelani1, Lorenzo Ciani1, Loredana Cristaldi2, Massimo Lazzaroni3

Esempi di calcolo del tasso di guasto in ambito ICT

1 Università degli Studi di Firenze2 Politecnico di Milano3 Università degli Studi di [email protected]@[email protected]@unimi.it

INTRODUZIONE

Come è stato evidenziato in [1] la pre-visione di affidabilità effettuata attra-verso il calcolo del tasso di guastorappresenta un elemento di fonda-mentale importanza ai fini della pro-gettazione. In [1] sono state infattipresentate alcune banche dati e, inquesto lavoro, proponiamo alcuniesempi di calcolo in ambito ICT basa-ti sul loro utilizzo. Seppur semplici,tali esempi hanno lo scopo di metterein evidenza alcuni aspetti fondamen-tali alla base di una corretta valuta-zione di affidabilità. Tra questi l’im-portanza, come più volte sottolineato,di definire le condizioni d’impiego delcomponente e del sistema oggetto distudio, l’influenza delle sollecitazionisul tasso di guasto, l’incidenza dellatemperatura sul processo di degradodelle prestazioni, ecc.

DEFINIZIONE DEGLI AMBIENTI OPERATIVI E MODELLI DI CALCOLO

Richiamando la definizione riportatain [2,3], per affidabilità si intende l’at-titudine di un dispositivo a svolgere la

funzione richiesta (o le funzioni richie-ste), in condizioni date per un deter-minato intervallo di tempo. L’influenzadell’ambiente operativo – le condizio-ni date o d’impiego citate appuntonella definizione – è aspetto evidentenella classificazione che le banchedati, e quindi anche la MIL-HDBK 217introdotta in [1], effettuano in ambitoICT. A questo proposito si individuano:

Ambiente fisso protetto: caratte-rizzato da elevata insensibilità all’am-biente atmosferico per quanto riguar-da la temperatura nonché da control-lo dell’umidità entro limiti definiti. Unesempio è dato da apparati elettroni-ci allocati in edifici in muratura. Que-sto contesto è indicato nella MIL-HDBK217 con la sigla GB, Ground benign,con temperatura e umidità controllatae assenza di sollecitazioni meccani-che, facilmente accessibile per attivitàdi manutenzione.

Ambiente fisso non protetto:caratterizzato da sollecitazioni termi-che e meccaniche determinate diretta-mente dalle condizioni climatichenaturali. È denominato nella MIL-HDBK 217 come GF, Ground fixed,caratterizzato da condizioni ambien-

tali moderatamente controllate. È tipi-co degli apparati installati all’apertoquali, ad esempio, centraline elettro-niche per il controllo del traffico e peril monitoraggio ambientale, apparatiper telecomunicazioni e radar.

Ambiente mobile: sono presentisollecitazioni meccaniche e gradien-ti termici di una certa severità, tipi-che di apparati portatili o montati sumezzi mobili. Nella MIL-HDBK 217 èindividuato con la sigla GM (Groundmobile).Analoghe definizioni sono riportateanche in altre banche dati citate in[1]. Occorre ricordare che, in aggiun-ta alle precedenti, la MIL-HDBK 217,rispetto alle altre banche dati disponi-bili in ambito ICT, classifica ulterioriambienti operativi (undici) tra cuiquello navale (N), aeronautico (A),spaziale (S), fino ad ambienti caratte-rizzati da condizioni particolarmentecritiche, con presenza di forti solleci-tazioni per il componente o il sistema.In tutte le banche dati di affidabilitàl’ambiente operativo è individuatoattraverso il fattore πE denominato,appunto, Environmental Factor.I modelli previsionali relativi a com-ponenti elettronici presenti nelle ban-che dati fanno riferimento inoltre alleseguenti ipotesi: sistema in configura-zione funzionale serie, guasti indipen-denti e tasso di guasto costante. Siassume, inoltre, la legge di Arrhe-nius quale modello per la descrizio-

FORECAST APPROACH TO DEPENDABILITYThe correct evaluation of the failure rate, as well as the calculation of themean time to failure and of the mean time between failures, require kno-wledge of the environment in which the component or the system will ope-rate. This is a key point for the evaluation of reliability performance, as alsoshown in the definition of reliability given by the standard.

RIASSUNTOLa corretta valutazione del tasso di guasto, come pure il calcolo del tempomedio al guasto e del tempo medio tra guasti, necessitano la conoscenzadell’ambiente operativo in cui il componente o il sistema andrà a operare.Questo aspetto riveste un ruolo di fondamentale importanza ai fini di unavalutazione delle prestazioni di affidabilità, come peraltro ben evidenziatonella stessa definizione di affidabilità data dalla normativa.

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ne del fenomeno fisico-chimico didegradazione del componente che,come è noto, mette in relazione iltempo al guasto con il livello di solle-citazione termica applicata [4-8].Sulla base di tali ipotesi è immediatocalcolare il tasso di guasto di sistemasfruttando le relazioni della configura-zione funzionale serie riportate, peresempio, in [2,3,9].

Esempio applicativo 1.Calcoliamo il tasso di guasto λp (tassodi guasto di componente) di una lam-pada di segnalamento di un aereomilitare funzionante, in maniera co-stante, a 24 V c.c. [1]. Per questocomponente la MIL-HDBK 217 riportail seguente modello di calcolo:

(1) λ λ π π πp b u A E guasti

ore= ⋅ ⋅ ⋅

106

Fig. 1. Il dispositivo permette automa-ticamente l’acquisizione e la diagnosidi guasto di convertitori analogico-di-gitali. Il sistema è composto da un sot-tosistema dedicato ai convertitori(ADC Board), la scheda di memoria(Memory) per la gestione dei datiacquisiti, la scheda d’interfaccia tra iblocchi e diagnostica del sistema(PLD), e infine il blocco PC/µC ester-no al sistema in esame e quindi nonconsiderato ai fini del calcolo del tas-so di guasto.Dalla previsione di affidabilità secon-do la MIL-HDBK 217, considerandol’ambiente fisso non protetto (GroundFixed) e temperatura operativa 23° C,si ottengono i valori di tasso di guastoe MTBF riepilogati in Tab. 1. Dalla ta-bella si vede come il sottosistema piùcritico è rappresentato dalla schedaconvertitori.

con: λb = 0,074×241,29 = 4,5 gua-sti/106 ore; πU = 1,0 utilization fac-tor; πA = 3,3 application factor. Ipo-tizzando quali condizioni operativeuna situazione di dispositivo non pro-tetto per cui il fattore ambientaleπE = 4,0, si ottiene:

(2)

e, per le ipotesi fatte:

(3)

Esempio applicativo 2Consideriamo adesso un sistema piùcomplesso come quello riportato in

MTTF ore= =

⋅= ⋅

−

1 159 10

1 7 106

4

λ,

λp

guastiore

= ⋅ ⋅ ⋅ ≅4 5 1 0 3 3 4 0 59106

, , , ,

I SERIALIMISURE E FIDATEZZA

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CONCLUSIONI

Dopo aver presentato in [1] una breverassegna delle banche dati universal-mente riconosciute in ambito ICT, inquesto lavoro sono stati proposti alcu-ni semplici esempi di calcolo previsio-nale e valutazione di tasso di guasto.I risultati ottenuti consentono di vali-dare alcune affermazioni fatte in pre-cedenti lavori. In particolare, appareevidente l’importanza di definire l’am-biente operativo e le condizioni di usodi un componente o di un apparatoaffinché possa essere effettuata unacorretta valutazione di affidabilità. Èstato anche dimostrato come la tem-peratura, in ambito ICT, costituiscauna importante sollecitazione di cuioccorre tenere conto in una valutazio-ne previsionale del tasso di guasto onel calcolo del tempo medio al gua-sto.

BIBLIOGRAFIA

1. M. Catelani, L. Cristaldi, M. Laz-zaroni, L’approccio previsionaleall’affidabilità: Modelli e banche dati.In: Tutto misure. – ISSN 2038-6974. –Anno 14, N° 4, Dicembre 2012.Lazzaroni, L. Cristaldi, L. Peretto, P.Rinaldi and M. Catelani, ReliabilityEngineering: Basic Concepts andApplications in ICT, Springer, ISBN978-3-642-20982-6, e-ISBN 978-3-642-20983-3, DOI 10.1007/978-3-642-20983-3, 2011 Springer-Verlag,Berlin Heidelberg.

In Fig. 2 è mostrato l’andamento delvalore di MTBF dei vari sottosistemi edel sistema completo (linea rossa) infunzione della temperatura; la linea trat-teggiata mette in evidenza la tempera-tura operativa del sistema analizzatopari a 23° C. Dagli andamenti si evi-denzia come la temperatura operativainfluenzi negativamente il tempo mediofra guasti dei componenti elettronici,confermando la validità del modello diArrhenius e l’influenza di questa solleci-tazione come fattore di degrado per idispositivi ICT.In Fig. 3, infine, è riportato l’anda-mento dell’MTBF del sistema al varia-re dell’ambiente operativo. L’anda-mento mostra come passare da unambiente fisso protetto (GB) a unofisso non protetto (GF) praticamentedimezza il valore di MTBF.Oltre ai tre ambienti operativi caratte-

ristici per le applicazioni terrestri sonoriportati a titolo di esempio anchel’ambiente Naval Sheltered (NS) –sistema posto su una nave ma protet-to dagli agenti atmosferici, e NavalUnsheltered (NU) – sistema posto suuna nave ma non protetto dagli agen-ti atmosferici. Quest’ultimo risultaessere quello caratterizzato dal valoredi MTBF più basso in quanto è l’am-biente più sollecitato sia da un puntodi vista termico che meccanico.Gli andamenti del valore dell’MTBF infunzione sia della temperatura sia del-l’ambiente operativo confermano cheuna corretta valutazione di affidabili-tà non può prescindere dalla cono-scenza di tali informazioni. Più essecorrispondono a quelle di reale utiliz-zo del sistema, più le stime del tassodi guasto e dell’MTBF saranno atten-dibili.


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Tabella 1 – Valori del tasso di guasto e dell’MTBFper i vari sottosistemi e del sistema analizzato nel suo complesso

Blocco funzionale Tasso di guasto (FIT)MTBF (ore)

Scheda memorie 1.907,75 524.177

Scheda PLD 1.479,55 675.879

Scheda convertitori 2.446,87 408.686

Convertitore 1 433,48 2.306.921

Convertitore 2 383,87 2.605.044

Convertitore 3 383,87 2.605.044

Figura 2 – Andamento dell’MTBF (ore) in funzione della temperatura (°C)Figura 1 – Schema a blocchi di un sistema per l’acquisizione

e la diagnosi automatica di convertitori analogico-digitali

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2. M. Catelani, L. Cristaldi, M. Lazza-roni, L. Peretto, P. Rinaldi, “L’affidabilitànella moderna progettazione: un ele-mento competitivo che collega sicurez-za e certificazione”, Collana I quader-ni del GMEE, Vol. 1 Editore: A&T, Tori-no, 2008, ISBN 88-90314907, ISBN-13: 9788890314902.3. MIL-HDBK-217F, Reliability Predic-tion of Electronic Equipment (Decem-ber, 1991), con Notice 1-10 July1992 e NOTICE 2 – 28 February1995.4. A. Birolini: Reliability Engineering –Theory and Practice. Springer, Hei-delberg, 6 Ed., 2010, ISBN: 978-3-642-14951-1.5. R. Bellington, R.N. Allan: “Reliabi-lity Evaluation of EngineeringSystems”- Plenum Press, NY, 1996.6. L.M. Leemis: Reliability, Probabili-stic Models and Statistical methods,2nd edn., ISBN: 978-0-692-00027-4.7. M. Catelani, L. Cristaldi, M. Laz-zaroni, Le prove di laboratorio: Provesu componenti e sistemi. Tutto_Misure.– ISSN 2038-6974. – Anno 14, N°3, Settembre 2012, pagg. 205-210.8. M. Catelani, L. Cristaldi, M. Lazza-roni, L’affidabilità come requisito di pro-getto di componenti e sistemi: Le struttu-re Serie e Parallelo. Tutto_Misure. –ISSN 2038-6974. – Anno 13, N° 3,Settembre 2011, pagg. 213-216.

Marcantonio Catela-ni è Professore Ordinariodi Misure Elettriche edElettroniche presso ilDipartimento di Elettroni-ca e Telecomunicazionidell’Università di Firenze.

La sua attività di ricerca si svolge pre-valentemente nei settori dell’Affidabilità,della diagnostica e qualificazione dicomponenti e sistemi, del controllo dellaqualità e del miglioramento dei proces-si. Fa parte del CT 56 – Affidabilità –del CEI ed è coordinatore di gruppi diricerca, anche applicata, delle temati-che citate.

Loredana Cristaldi èProfessore Associato diMisure Elettriche ed Elet-troniche presso il Diparti-mento di Elettrotecnicadel Politecnico di Milano.La sua attività di ricerca è

svolta principalmente nei campi dellemisure di grandezze elettriche in regimedistorto e dei metodi di misura per l’af-fidabilità, il monitoraggio e la diagnosidi sistemi industriali. Fa parte del CT 56– Affidabilità – del CEI.

Massimo Lazzaroni èProfessore Associato diMisure Elettriche ed Elet-troniche presso il Diparti-mento di Fisica dell’Uni-versità degli Studi diMilano. La sua attività di

ricerca è rivolta alle misure per le appli-cazioni industriali, per la diagnosticadei sistemi industriali, per l’Affidabilità eil Controllo della Qualità. Fa parte delCT 85/66 – Strumenti di misura dellegrandezze elettromagnetiche, Strumen-tazione di misura, di controllo e dalaboratorio e del CT 56 – Affidabilitàdel CEI.

Lorenzo Ciani è asse-gnista di ricerca post-dot-torato presso il Diparti-mento di Ingegneria del-l’Informazione dell’Univer-sità di Firenze. La sua atti-vità di ricerca si svolge

prevalentemente nei settori dell’Affidabili-tà, della diagnostica e qualificazione dicomponenti e sistemi, l’analisi dei rischi esicurezza di sistemi complessi.

Figura 3 – Andamento dell’MTBF (ore) al variare dell’ambiente operativo

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CONFORMITÀ E AFFIDABILITÀI

SERIA

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CONF

ORM

ITÀE

AFFID

ABILI

TÀ

Dalla conformità all’efficacia

Tommaso Miccoli

Tiemme SistemiNetwork Kosmosnet (Padova)[email protected]

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Parte 3 – Reclami, non conformità, azioni correttive e azioni preventive

CLAIMS, NON-COMPLIANCE, CORRECTIVE ACTIONS AND PROVISIONAL ACTIONSAny simple or complex system adopts a control mechanism aimed at achie-ving operation within designed specifications. For example, take into consi-deration a system whose purpose is to warm up a room. This system is formedby a heat generator, a circulation system, a thermostat for setting the desiredvalues of the parameters and a software that, according to the result of thecomparison between measurements and set values, switch on and off thegenerator. Each element of the system behaves according to the assignedfunctional specifications while the operational parameters of the whole systemare defined by the user according to his requirements. May we assume, for amoment, that a Quality Management System meets these needs?

RIASSUNTOQualsiasi sistema, semplice o complesso che sia, utilizza un sistema di con-trollo in grado di consentire un funzionamento efficace nell’intervallo di spe-cifica prestazionale che è stato definito in ambito progettuale. Vedi adesempio un sistema per riscaldare un ambiente, composto da un generato-re di calore, un sistema di diffusione, un termostato per l’impostazione deiparametri desiderati e da un software che, sulla base delle misure ambien-tali eseguite e dei valori impostati, accende e spegne il generatore. Ognielemento del sistema funziona rispettando le specifiche funzionali attribui-tegli mentre i parametri di funzionamento dell’intero sistema sono definitidall’utilizzatore sulla base delle sue necessità. Possiamo pensare almeno,per un instante, che anche un Sistema di Gestione per la Qualità rispondaa tale esigenza?

RECLAMI, NON CONFORMITÀ,AZIONI CORRETTIVE E AZIONI PREVENTIVE. OPPORTUNITÀ O CALAMITÁ?

Non è casuale che nella norma ISO9001:2008 i reclami, le non confor-mità, le azioni correttive e preventivesiano trattate nel capitolo 8: “Misura-zione, Analisi e Miglioramento”. GiàGalileo Galilei nel 1600 affermava:”Misura ciò che è misurabile e rendimisurabile ciò che non lo è”! Proba-bilmente il padre della scienza moder-na e, grande pensatore, grazie alquale si diffuse un nuovo modo di farescienza, fondato su un metodo solidonon più basato sull’osservazione diret-ta della natura, bensì sull’utilizzazio-ne di strumenti scientifici, avrà certa-

mente avuto i suoi buoni motivi peraffermare ciò, che anche per noi delterzo millennio, dovrebbe farci daguida.Capita sempre più di frequente, inve-ce, di vedere ignorata tale afferma-zione nell’applicazione dei Sistemi diGestione per la Qualità. Infatti, unSistema di Gestione ben progettatoed efficacemente implementato do-vrebbe avere una rete di controlli ido-nei a evidenziare tempestivamentesituazioni pregiudizievoli rispetto airisultati prestazionali previsti per pro-cessi presenti.Se, però, non si rende disponibile unsistema di raccolta di queste informa-zioni che sia semplice nella gestione edefficace nei risultati, si rischierà di per-dere dati utili per un’analisi sistematica

su costi, tempi di esecuzione o di atte-sa, miglioramento dei risultati e/o ade-guamento delle procedure a presidiodella qualità dei risultati ottenuti.Come mai ciò accade? Le ragionisono molteplici! Potremmo, ad esem-pio, imputarle a interpretazioni se-mantiche ancora non risolte e che por-tano a confondere le azioni correttivecon le correzioni; inadeguatezzadegli strumenti di registrazione utiliz-zati che richiedono, talvolta, più tem-po per formalizzare l’evento avvenutorispetto al tempo necessario per risol-vere la situazione non conforme; po-ca attitudine da parte degli operatoria registrare e grande propensione arifare, ecc.Poche realtà vedono oggi la gestionedelle non conformità come uno stru-mento di “flessibilità organizzativa”in grado di essere utilizzato per rac-cogliere anche quei piccoli e pro-gressivi cambiamenti nell’ambito diuna gestione controllata a garanziadell’integrità di un sistema di gestio-ne. A suffragare tali atteggiamenti, a mioavviso, vi è in genere anche una cro-nica latitanza di un reale controllo digestione che coinvolga non soloaspetti economici ma anche qualitati-vi dei processi di produzione/eroga-zione. Infatti, in un sistema di governoche tenesse conto di un controllo digestione globale, sarebbero immedia-tamente evidenziate le differenze tra itempi impiegati e quelli previsti con lapossibilità, contestualmente alla ge-stione dell’evento, d’individuare, conragionevole certezza, anche l’originedi tale discrepanza e, conseguente-mente consentire interventi più efficacie duraturi.

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IL PROCESSO

In un’Organizzazione articolata perprocessi la gestione di tutti i requisitidi cui sopra dovrebbe essere fatta conun processo unico che, al di là del no-me, abbia come obiettivo quello digestire la capacità di autocontrollodel sistema stesso. Ossia quella capa-cità tipica di ogni sistema d’interveni-re su se stesso se, a seguito dei varicontrolli effettuati, si riscontrasserosituazioni pregiudizievoli per i risulta-ti previsti. In Fig. 1 è riportato unesempio di diagramma di flusso chepotrebbe descrivere il processo diautocontrollo di un sistema di gestionee nei paragrafi successivi sono pre-senti alcune considerazioni a suppor-to di quanto descritto.

SegnalazioneÈ la prima informazione acquisita dalsistema riguardante una possibile dif-

formità. La registrazione della segna-lazione deve essere accurata e com-pleta; se necessario, occorre fare inquesta fase approfondimenti perché,dalla completezza delle informazioniraccolte, dipenderanno l’esito e leconseguenti decisioni. È opportuno,inoltre, avere un’adeguata metodolo-gia per la verifica di attendibilitàdella segnalazione in modo da identi-ficare efficacemente i possibili impattiche posso scaturire dall’evento presu-mibilmente difforme verificatosi. Altermine dell’analisi della segnalazio-ne, le decisioni potrebbero essered’infondatezza dell’evento, di fonda-tezza con conseguente richiesta dicorrezione oppure d’infondatezza ri-spetto al processo considerato ma l’e-vento potrebbe avere comunque un ri-svolto più ampio e quindi sarebbe op-portuno cercare approfondimenti perl’avvio di un’eventuale azione pre-ventiva.

In tutti i casi è comunque fondamenta-le poter avere strumenti di registrazio-ne semplici, che possano descriverel’evento in modo chiaro e comprensi-bile. In caso d’infondatezza della se-gnalazione formulata da un cliente, èsempre opportuno darne comunica-zione motivata.

Reclami e Non ConformitàAnche se l’origine del reclamo è ester-na all’Organizzazione, il reclamopuò condividere il processo di gestio-ne con le non conformità. Infatti, in unreclamo, la segnalazione è fatta dalcliente che quindi è stato convoltonella difformità e, pertanto, dovrà es-sere informato fino alla soluzionecompleta dell’evento, mentre per lanon conformità l’origine è internaall’Organizzazione e il cliente non ècoinvolto. In virtù del fatto che nel re-clamo è coinvolto il cliente, la gestio-ne del processo assume una criticità

I SERIALICONFORMITÀ E AFFIDABILITÀ

N.01ƒ

;2013

TORSIOMETRO A FLANGIA CON INTERFACCIA ETHERCAT

I torsiometri a flangia della serie T40 diHBM, utilizzati ad esempio nei banchidi prova, trasmettono i dati fra rotore estatore in digitale, quindi senza perditedi precisione. Il valore di misura può essere gestitotramite un’uscita di tensione o frequen-za o mediante l’interfaccia digitaleTMC (Torque Measurement Communi-cation) integrata. Per quest’interfacciaHBM offre ora con TIM-EC (Torque Inter-face Module - EtherCat), un modulo diinterfaccia per il sistema Ethernet intempo reale EtherCAT. In questo modoHBM risponde all’attuale tendenzanella costruzione dei banchi prova, chevede un utilizzo sempre più massicciodi bus di campo basati su Ethernet. L’utente può beneficiare dell’integrazio-ne flessibile del torsiometro a flangianel proprio sistema di controllo e auto-mazione, e della trasmissione in temporeale dei dati di misura. Tutti i torsio-metri digitali a flangia della serie T40

NEWS

di HBM possono esseredotati anche successiva-mente del nuovo modulod‘interfaccia. L’utentepuò così contare suun’elevata certezza del-l’investimento.

HBM Test and MeasurementFin dalla sua fondazio-ne in Germania nel1950, Hottinger Bald-win Messtechnik (HBMTest and Measurement)si è costruita una reputa-zione come leader mon-diale di tecnologia e delmercato nell’industriadelle misurazioni eprove. HBM offre pro-dotti per la catena dimisurazione completa,dalle prove virtuali aquelle fisiche. Le sedi diproduzione sono situatein Germania, U.S.A. eCina; HBM è presente inpiù di 80 Paesi nelmondo.

Per ulteriori informazioni: www.hbm.com/en/menu/products/transducers-sensors/torque

maggiore almeno per due motivi: ilprimo è che se il cliente ha rilevato undisservizio vuol dire che la rete deicontrolli interni non è stata efficace; ilsecondo è che l’evento potrebbeintaccare la relazione di fiducia con ilcliente, elemento indispensabile perla realizzazione rapporto affidabile eduraturo nel tempo. Per questi motivi,la gestione delle non conformità deveessere tempestiva ed efficace, dovràfornire garanzie di reattività eliminan-do gli elementi che hanno generato ilmotivo d’insoddisfazione nel cliente.In genere, il cliente potrebbe esseredisponibile a comprendere le ragionidi un disservizio piuttosto che tollera-re silenzi o risposte poco credibili opeggio ancora continue difformità ri-petute nel tempo. Le responsabilità nella gestione dellanon conformità vanno identificate inrelazione almeno all’ampiezza dei pro-cessi coinvolti e alla criticità dell’evento.Per eventi di ampiezza e criticità basse,potrebbe essere lo stesso operatore aformalizzare e ripristinare la situazione

di conformità, conuna registrazioneessenziale di quan-to accaduto come,ad esempio, unasemplice annotazio-ne sugli stessi flussidi lavoro che ripor-ti: data, descrizionedell’evento, soluzio-ne adottata, ope-ratore intervenuto.In seguito tali regi-strazioni sarannoverificate, dal Re-sponsabile dell’atti-vità o del sistema digestione, con l’o-biettivo d’identifica-re aree di possibiliazioni correttive. Gli attori coinvoltisaranno via via innumero maggioreman mano che l’e-stensione e la criti-cità dell’eventoaumenterà fino adfar intervenire di-rettamente il Re-

sponsabile del Sistema di Gestione.La complessità degli strumenti di regi-strazione può seguire di pari passogli eventi fino ad arrivare a strumenticondivisi man mano che le interfaccecoinvolte aumentano. Bene, chi si occupa, in qualsiasi ruo-lo, di Responsabile del Sistema, Con-sulente, oppure in qualità di Auditor,sa perfettamente che in genere le cosenon vanno come descritto sopra! Og-gi, in gran parte delle situazioni in-contrate, il ruolo di paladino del siste-ma è assegnato al Responsabile Qua-lità che, nonostante sia fautore di con-tinue crociate, è rassegnato in parten-za sul fallimento della sua missione. Ingenere si registrano le non conformitàche non si può fare a meno di forma-lizzare, quali ad esempio quelle suifornitori o sul fuori servizio di ap-parecchiature, tralasciando quelle sul-l’erogazione dei processi che sono ledifformità più utili per il miglioramen-to. Così facendo si tende a privare ilsistema della capacità di una autoa-nalisi strutturata, sistematica e metodi-

ca in grado di consentire una maggio-re efficacia nell’identificazione di mi-glioramenti efficaci e duraturi. La non conformità è chiusa dopo cheil controllo effettuato ha evidenziato ilripristino regolare delle attività. I tem-pi di attuazione devono essere tempe-stivi poiché il permanere in una situa-zione di non adeguatezza non è unmodello non perseguibile giacché siviolano le regole che ci si è dati.

Azioni CorrettiveLe azioni correttive soffrono ancora diun’eredità ingombrante lasciata, nelcaso dei laboratori di prova, dallaoramai pluriantenata UNI CEI EN45001. Infatti, in questa norma, leazioni correttive comprendevano tut-to, sia quelle che oggi sono definitecorrezioni, sia le azioni correttive ve-re e proprie. Nella realtà dei fatti, pe-rò, le azioni correttive non sono utiliz-zabili per il ripristino della conformità,attività questa garantita dalla corre-zione (trattamento immediato), che vasempre effettuata tempestivamente nelmomento in cui si riscontra una nonconformità, ma vanno utilizzate, se ri-tenuto necessario, come strumentodefinitivo e risolutore proprio per eli-minare gli elementi che sono la causache hanno originato la non conformi-tà. Il tempo di attuazione di un’azionecorrettiva è sicuramente più lungo diquello che, in genere, richiede unacorrezione e può essere necessarioeseguire più attività sotto la responsa-bilità di più funzioni. La valutazione sull’opportunità o me-no di una sua attivazione riguarderàconsiderazioni sulla criticità degli im-patti che la situazione non conformeha rispetto ai risultati del processo. Incaso di criticità elevate la sua attiva-zione deve essere immediata, mentrein altre circostanze si potrà valutarel’opportunità o meno d’intervenire.Introducendo il concetto di criticità suirisultati di un processo è naturale pen-sare che questo sia il frutto di un’ana-lisi dei rischi il cui risultato dovrebbecondurre alla decisione se fare o nol’azione correttiva. Da quanto detto appare evidente chel’azione correttiva è uno strumento lacui attivazione, in alcuni casi, può es-


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Figura 1 – Flusso riguardante il Processo di Gestione dei Reclami, NC, AC e AP

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sere complessa e può richiedere a suavolta metodologie specifiche per l’ef-fettuazione dell’analisi delle causequali ad esempio brainstorming, Ishi-kawa, FMEA, ecc.Altro elemento distintivo riguarderà siala definizione delle modalità sia la defi-nizione del tempo intercorrente tra ilcompletamento delle attività richiestenell’azione correttiva e la verifica dellasua efficacia che porterà, se l’esito èpositivo, alla sua chiusura definitiva.

Azioni PreventiveLe modalità di gestione delle azioni pre-ventive sono esattamente identiche aquelle previste per le azioni correttive.La differenza tra i due tipi di azioni stanel fatto che l’azione preventiva è attua-ta in un contesto in cui una eventualenon conformità non si è ancora manife-stata, mentre l’azione correttiva scaturi-sce sempre da una o più non conformi-tà che si sono già manifestate.

Considerazioni sulle “Azioni”A questo punto è doveroso considera-re che la base comune con cui unsistema di gestione opera sui suoi stes-si elementi è “l’AZIONE”.Questa può essere un’azione che miraa intervenire per correggere delle de-viazioni puntuali o ripetute nel tempo,con l’obiettivo di contenere o eliminaregli effetti negativi sui risultati delle atti-vità consentendo una maggiore stabili-tà ai processi del sistema; in tal caso siparlerà di “azione correttiva”. Oppurel’azione è originata da un’analisi deidati disponibili, dall’esigenza di rag-giungere obiettivi strategici e operativiin una logica bilanciata di costi-benefi-ci. Questa è l’azione preventiva e puòessere utilizzata per pianificare e mo-nitorare il percorso per il raggiungi-mento di obiettivi che possono riguar-dare il miglioramento di un prodotto(risultato di un processo) oppure ilmiglioramento del processo stesso. An-che nelle azioni preventive, come giàvisto in quelle correttive, la complessitàdegli strumenti di registrazione può di-pendere dall’ampiezza dell’azione dafare. Per rendere più oggettive le conside-razioni fin qui espresse, si potrebbepensare, ad esempio, di misurare la

maturità di un sistema di ge-stione associando a questa lasua capacità di agire in pre-venzione.Questo potrebbe essere sinte-tizzato, ad esempio, in un“Indice di capacità pre-ventiva” definito come: “la capacitàdi autocontrollo di un’Organizzazio-ne o di un Reparto nella gestione pre-ventiva di possibili situazioni arischio”. Tale indicatore terrà conto seun’Organizzazione utilizza più azionipreventive rispetto alle correttive. Indefinitiva, man mano che un sistemadi gestione è applicato, i suoi utiliz-zatori dovrebbero aver maturato unacapacità di pianificazione che gliconsente di raggiungere una maggio-re efficacia ed efficienza dei processi.Per poter realizzare tutto ciò, è neces-sario riesaminare i dati prestazionalidei processi, identificare i target dagarantire e pianificare le azioni con-seguenti in una logica di priorità indi-viduate (vedi Fig. 2).

CONCLUSIONI

La gestione dei reclami, delle non con-formità, delle azioni correttive e pre-ventive è un processo che ancora oggifa fatica a essere sistematicamente uti-lizzato per vari motivi. Quali essi siano,però, la base comune rimane l’inerziaalla formalizzazione degli eventi, nontanto al fatto che gli eventi non succe-dano. Non è possibile credere che,dopo un anno di lavoro, con migliaia dirisultati forniti, i processi abbiano rag-giunto una perfezione sovrannaturaleperché il numero di non conformità èpressoché zero. Neanche madre natu-ra riesce a ottenere tali risultati, perchéè come avere, ad esempio, un alberodi melo i cui frutti hanno tutti la stessa di-mensione, lo stesso colore, lo stesso sa-pore, ecc.Finché non ci si renderà conto che lagestione di una non conformità, oltrea essere un indicatore prestazionaledella bontà di processo, è anche unostrumento di flessibilità organizzativae non si collegheranno coerentementei livelli di responsabilità e di registra-zione con la sua criticità e ampiezza

organizzativa, sarà sempre vista co-me una sovrastruttura che fa perderedel tempo prezioso nella soluzione diun evento difforme. Bisognerà, invece, considerare la ge-stione di una non conformità come unostrumento che consente di operare inmodo differente da quanto scritto inprocedura garantendo comunque dioperare in modo controllato in quantoconsente di gestire una situazione utilea garantire un risultato efficace nel mo-mento in cui, per varie ragioni, un pro-cesso non riesce a fornire le prestazioniper il quale è stato pianificato. Infatti,identificare una soluzione valida in quelmomento per quella specifica circostan-za equivale a descrivere una modalitàper operare nel modo più idoneo pos-sibile per garantire comunque un esitoefficace nelle attività interessate allanon conformità. Ma cos’è “una modali-tà definita per svolgere un’attività” senon una procedura formalizzata? Eccoche, anche se solo per una piccolaparte, pianificare un’azione risolutrice(correzione), nell’ambito della gestionedi una non conformità, è come riscrive-re una parte di procedura che vale inquel preciso momento e per quelle spe-cifiche circostanze.Qualora tali circostanze si riverificasse-ro nel tempo, (non conformità ripetute),potrebbe essere necessaria la modificadefinitiva di una procedura mediante lagestione di un’azione correttiva.


Tommaso Miccoli, Lau-reato in Scienze Strategi-che e Scienze Politiche, èamministratore della Tiem-me Sistemi sas. Membrofondatore del networkKosmosnet. Si occupa

della Progettazione, Sviluppo e Ottimiz-zazione di Processi Organizzativi e diSupporto alla definizione di Strategie eottimizzazione dei Sistemi di Governan-ce. È Lead Auditor Certificato di Sistemidi Gestione.

Figura 2 – Indice di capacità preventiva

METROLOGIA

LEGALE

Liberalizzazione gas e luce:situazione Kafkiana...Gas & light liberalization: a Kafkian situation...

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A cura dell’Avv. Veronica Scotti ([email protected]) www.avvocatoscotti.com

LEGAL AND FORENSIC METROLOGYThis section intends to discuss the great changes on LegalMetrology after the application of the Dlgs 22/2007, the so-called MID directive. In particular, it provides information, tipsand warnings to all “metric users” in need of organizations thatcan certify their metric instruments according to the Directive.This section is also devoted to enlighting aspects of ethical

codes during forensic activities where measurements are involved. Please sendall your inquiries to Ms. Scotti or to the Director!

RIASSUNTOQuesta rubrica intende discutere i significativi cambiamenti in tema di Metro-logia Legale a seguito dell’entrata in vigore del Dlgs 22/2007, altrimenti dettoDirettiva MID. In particolare, vuole fornire utili informazioni, consigli e ammo-nimenti a tutti gli “utenti Metrici” che si rivolgono per reperire informazioni suEnti e organizzazioni notificate per la certificazione del loro prodotto/stru-mento secondo la Direttiva. La rubrica tratta anche di aspetti etici correlati allosvolgimento di misurazioni legate ad attività in ambito forense (CTU, CTP). Scri-vete all’Avv. Scotti o al Direttore, e verrete accontentati!

LA LIBERALIZZAZIONE E LA LIBERTÀ DEL MERCATO NELLE FORNITURE

La liberalizzazione per la fornitura diutenze gas ed energia elettrica, come ènoto, ha consentito a numerose aziendeprivate di affacciarsi sul mercato offrendoun’ampia gamma di soluzioni contrattua-li agli utenti che, attualmente, hannofacoltà di scegliere l’operatore ritenutopiù adeguato alle proprie esigenze.Il sistema disegnato dal legislatore pre-vede una notevole libertà, per gli ope-ratori del settore, di prevedere condi-zioni contrattuali da proporre alla clien-tela, senza un necessario controllo pre-ventivo da parte di soggetti terzi: que-st’ultimo viene effettuato, nella maggio-re parte delle ipotesi, solo a seguito disegnalazioni inoltrate all’organo com-petente per la vigilanza, l’Autorità perl’Energia Elettrica e il Gas.In considerazione di tale situazione ap-pare evidente che, per rendere mag-giormente competitivi i propri prodotti,numerose aziende assumono com-portamenti che, benché apparentemen-

te rispettosi e osservanti delle norme, sidimostrano del tutto illeciti.Infatti accade frequentemente che clau-sole che impongono una situazione sbi-lanciata a favore dell’operatore e indanno all’utente siano inserite nei con-tratti e incidano negativamente sulla po-sizione del destinatario della fornitura,il quale si troverà in condizione tale davedere compromesso il proprio dirittodi difesa (p.es.: penali di recesso one-rose, adempimenti specifici e particola-ri per la disdetta, ecc.). Tuttavia, tali comportamenti possono es-sere agevolmente (più o meno) indivi-duati mediante un’attenta letturadel contratto prima della stipula,anche se non si può trascurare che, ilpiù delle volte, l’utente concluda il con-tratto, sottoscrivendo la modulistica,senza aver preso cognizione di tutte leclausole nello stesso contenute. Risultaevidente che anche tale modalità di con-clusione del contratto, sebbene formal-mente ineccepibile ma di fatto realizza-ta nell’ignoranza dell’utente circa le con-dizioni di stipula, costituisce una meto-dologia contraria alle norme vigenti,

soprattutto in materia di consumatori(categoria protetta che necessita, secon-do il legislatore, di particolari accorgi-menti volti a evitare una prevaricazioneda parte del soggetto contraente forte,rappresentato dall’azienda).In realtà le insidie più pericolose sonoquelle che si manifestano per lo più nelmomento in cui l’utente, vincolato da uncontratto con un dato fornitore, decidadi stipulare un contratto con altro opera-tore. Tale facoltà di recesso, previstain tutti i contratti di fornitura, puòessere esercitata dall’utente, secondoquanto stabilito dalle norme generali, inqualsiasi momento purché ciò avvenganelle forme pattuite all’interno del prece-dente contratto concluso. Purtroppo,nonostante l’osservanza di tali adempi-menti, l’utente può trovarsi comunquenella poco gradevole situazione di nonpotersi liberare dal contratto con il pre-cedente operatore, come recentementeaccaduto in un caso concreto che vadobrevemente a esporre.Un soggetto consumatore, quindi utentetutelato secondo il vigente Codice delConsumo e successive modifiche e inte-grazioni, stipula, con azienda di pri-maria rilevanza, un contratto di fornitu-ra di energia elettrica e gas che, ben-ché unico, prevede due identificativi dif-ferenti per lo stesso cliente cui vieneassegnato un codice per l’utenza gas eun codice per l’utenza energia.Successivamente, nell’imminenza deltrasloco in altro appartamento (situato inuna diversa località), l’utente procede acomunicare il proprio recesso dal con-tratto, indicando espressamente entram-bi gli identificativi ed evidenziando lapropria intenzione di cessare sia l’uten-za di energia che quella del gas.Nonostante tale manifestazione divolontà dell’utente, la compagnia gli tra-smette una fattura relativa al consumo digas per il periodo successivo a quello incui è stato comunicato il recesso, dandoevidenza, in tal modo, di avere accetta-

METROLOGIALEGALE

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to il recesso per la parte di contratto cheriguarda la fornitura di energia elettricae non, invece, quella del gas.L’utente provvede tempestivamente acontestare tale fatturazione e ribadiscenuovamente il proprio recesso dal con-tratto relativo anche alla fornitura di gasche, peraltro, in considerazione delfatto che l’immobile (precedentementeoccupato dall’utente in questione) risul-tava libero e il contatore era stato piom-bato, non poteva presentare alcun con-sumo. Tuttavia l’azienda, in totale di-sapplicazione delle norme commercialiche impongono un comportamento im-prontato alla buona fede, soprattutto neicasi in cui si tratti di contratti con consu-matori, continua (anche tuttora) a inol-trare all’utente fatture relative a consumodi gas per l’utenza cessata e conse-guenti solleciti, che sono prontamentecontestati, sebbene in via stragiudiziale.Ulteriormente, a dimostrazione del com-portamento discutibile dell’operatore, siverifica, a distanza di circa 3 mesi dallacomunicazione di recesso trasmessa dal-l’utente in questione, un fatto surreale chepotrebbe qualificare la vicenda comeuna tipica situazione kafkiana: un nuovoinquilino va a occupare l’immobile pre-cedentemente abitato dall’utente “perse-guitato” e stipula un contratto di fornituraper energia elettrica e gas con un ope-ratore diverso: tale contratto è espres-samente riferito all’utenza gas, cessatacon la precedente compagnia, che risul-ta ben identificata in ciascuna fattura conil numero matricola del contatore, citatoanche nelle fatture contestate ed emessedalla compagnia di cui si discute. Stessonumero di matricola indi stesso contato-re, due compagnie diverse di fornitura,due utenti diversi (uno effettivo l’altro vir-tuale) e, ovviamente, due consumi diver-si (unico dato in comune, decisamenteconfortante, è che le utenze sono entram-be riferite allo stesso appartamento): l’a-poteosi dell’assurdo!Ma vi è di più! Nel frattempo (ovverosuccessivamente al trasloco) l’utente, perla nuova abitazione occupata, stipula unnuovo contratto, sempre con la compa-gnia di cui sopra1, per la fornitura dienergia elettrica e gas, cui è associatoun nuovo codice cliente e per il qualerisultano sempre regolarmente saldate leperiodiche fatture di consumo, che

rimangono, per un certo tempo (circa unanno e mezzo), distinte rispetto alle fat-ture illegittime e persecutorie relativeall’utenza cessata. Sorprendentemente(ma non troppo visti gli antecedenti), aseguito delle continue contestazioni del-l’utente riferite alle immotivate richieste dipagamento per forniture di fatto non piùesistenti (sia perché cessate dal nostro,sia perché gestite ormai da altro opera-tore che ha preso in carico il contatoregas in questione), l’azienda procede, ar-bitrariamente e in via del tutto unilateralesenza nulla comunicare preventivamen-te, a unificare le due posizioni as-sociate all’utente, quella cessata equella attualmente utilizzata nella nuovaabitazione, mediante un solo identificati-vo che, neanche a dirlo, è quello attribui-to all’utente con il nuovo contratto!Tale abile mossa, apparentemente inno-cua, potrebbe consentire alla compa-gnia di adottare strumenti moltoconvincenti nei confronti dell’u-tente, cui potrebbe essere intimato, incaso di mancato pagamento dellesomme pretese per il consumo riferitoall’utenza cessata, il distacco delle for-niture, ivi incluse quelle regolarmentesaldate ed effettivamente utilizzate. Inogni caso, anche nell’ipotesi in cui lacompagnia non provvedesse al distac-co delle forniture tutte, detta situazioneespone l’utente a indebite richieste dipagamento che potrebbero trovare sod-disfazione nell’emissione di un decretoingiuntivo2 che imporrebbe, al fine dievitare il consolidarsi di una situazioneillegittima, una difesa in sede giudizia-le da parte dell’utente, con conseguen-te dispendio di risorse economiche(quanto meno in via anticipata).Allo stato, stante la situazione ingarbu-gliata in cui si trova l’utente citato, l’uni-ca via percorribile, utile per porre unpunto fermo alla vicenda, in assenzadi procedure alternative di risolu-zione delle controversie, risultaessere quella di un giudizio ordinarioche, alla luce di quanto stabilito dallenorme in materia di energia, in speciel’art 2 legge 481/953 avrebbe dovutoessere superato o, comunque, esserecontemplato come extrema ratio. Infatti,contrariamente a quanto avviene nel-l’ambito delle telecomunicazioni, ove illegislatore ha previsto, quale condizio-

ne di procedibilità per un giudizio checoinvolga un operatore e un utente, l’ob-bligatoria procedura di conciliazionedinanzi al Corecom competente perregione, nel settore energia un mecca-nismo analogo non è presente, benchésiano promosse forme di composizionedella lite in via extragiudiziale. Dettamancanza determina, come è intuibile,un ulteriore rafforzamento delle posizio-ni dominanti dei fornitori attivi nelcampo energetico che possono permet-tersi costi legali importanti a differenzadegli utenti i quali rischiano di trovarsicoinvolti in controversie che faticano adaffrontare sotto il profilo economico. Inconclusione la vicenda sopra riportata,che temo possa non essere l’unica nelpanorama variegato del settore ormailiberalizzato dell’energia e del gas,mostra, oltre che una certa confusionedel settore (e forse una cattiva organiz-zazione e gestione da parte degli ope-ratori), una debolezza insita nelsistema così strutturato che deriva,principalmente, da lacune normativeconseguenti alla mancata adozionedi regolamenti contemplati dallenorme generali ma alle qualiancora non si è dato seguito.

NOTE1 A discolpa del nostro utente si precisa che ilnuovo contratto stipulato con la compagnia di cuisi discute è stato concluso molto prima che venis-sero trasmesse le fatture per l’utenza cessata.2 Si rende opportuno precisare che un decretoingiuntivo può essere ottenuto sulla scorta delle solefatture emesse. Sarà poi onere del destinatario del-l’ingiunzione opporsi in sede giudiziale se ritienetali fatture immotivate. In mancanza di opposizioneil decreto ingiuntivo diviene definitivo.3 Entro sessanta giorni dalla data di entrata in vigo-re della presente legge, con uno o più regolamen-ti emanati ai sensi dell’articolo 17, coma 1, dellalegge 23 agosto 1988, n. 400, sono definiti:a. le procedure relative alle attività svolte dalleAutorità idonee a garantire agli interessati la pienaconoscenza degli atti istruttori, il contraddittorio, informa scritta e orale, e la verbalizzazione;b. i criteri, le condizioni, i termini e le modalità perl’esperimento di procedure di conciliazione o diarbitrato in contraddittorio presso le Autorità neicasi di controversie insorte tra utenti e soggetti eser-centi il servizio, prevedendo altresì i casi in cui taliprocedure di conciliazione o di arbitrato possanoessere rimesse in prima istanza alle commissioniarbitrali e conciliative istituite presso le camere dicommercio, industria, artigianato e agricoltura, aisensi dell’articolo 2, comma 4, lettera a), dellalegge 29 dicembre 1993, n. 580. Fino alla sca-denza del termine fissato per la presentazionedelle istanze di conciliazione o di deferimento agliarbitri, sono sospesi i termini per il ricorso in sedegiurisdizionale che, se proposto, è improcedibile.

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METROLOGIA

LEGALE

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L’evoluzione normativadella metrologia legale in Italia

Maria Cristina Sestini

2 – La Metrologia legale nel contesto comunitario

Responsabile Servizi di metrologialegale e Laboratorio di taraturadella Camera di Commercio di [email protected]

HISTORICAL EXCURSUS ABOUT LEGAL METROLOGYThis second paper is intended to describe the process of integration withinthe European Union on a new basis, by harmonizing the essential require-ments of instruments, and by applying the “general reference to standards”and the principle of mutual recognition, to eliminate technical obstacles tothe free movement of goods.

RIASSUNTOLa seconda parte dell’analisi storica descrive il processo d’integrazione delnostro Paese, relativamente all’ambito della metrologia legale, nel piùampio contesto europeo, sulla base di una strategia di armonizzazionemoderna e complessa, basata sul rispetto dei requisiti essenziali e sull’uti-lizzo di standard di riferimento internazionali, allo scopo di eliminare qual-siasi ostacolo al mercato unico così come al progresso tecnico.

IL GRANDE SOGNO D’EUROPA

Negli anni ’50 nasceva, sulle rovinedella 2a Guerra Mondiale, il progetto direalizzare la cooperazione economicatra i Paesi europei, con la convinzioneche questa avrebbe tra l’altro ridotto irischi di nuovi conflitti. Furono sei Paesi,il Belgio, la Germania, la Francia, l’Ita-lia, il Lussemburgo e i Paesi Bassi, chevollero credere in questo grandioso elungimirante percorso, insieme ai loroleader politici e al popolo martoriatodalla guerra. Al di là delle dichiarazio-ni politiche, le tappe stabilite ai fini dellacreazione del mercato unico eranoimpegnative e apparivano a molti addi-rittura insormontabili; nonostante ciò losviluppo dell’integrazione europea nonsolo può a oggi dirsi riuscito, ma pos-siamo riconoscere nel suo svolgersidiversi momenti e differenti fasi e ap-procci: possiamo cioè modestamentevolgerci indietro nel passato e tentare difarne un’analisi storica.Così è anche possibile affermare chequesto percorso europeo, coinvolgendosempre più pienamente un numeromaggiore di aree di competenza, èanche riuscito a pervadere un ambitopiù grande di Paesi, con effetti crescen-ti di reciproche, continue e importanti

interdipendenze commerciali, finanzia-rie ed economiche. È a partire da queldopoguerra che è stato pensato di crea-re un grande mercato unico, che conti-nua a crescere per realizzare appienole sue potenzialità, anche nel campodella metrologia legale, manifestandocontestualmente e progressivamente l’e-sigenza di armonizzare la legislazionedei differenti Paesi attraverso una con-vergenza.

IL VECCHIO APPROCCIO

Una prima fase nella creazione del mer-cato unico in Europa fu quella caratte-rizzata dall’adozione di direttive delcosiddetto del “vecchio approccio”, perdistinguerle da quelle del nuovo corso,più recentemente inaugurato, del“nuovo approccio”. Tale tipo di armo-nizzazione, sia pure con i limiti che illu-streremo, ebbe l’effetto dirompente dicreare un mercato comune in Europaesperibile, tra gli altri, dai fabbricantiche producevano strumenti di misurarispettando le prescrizioni delle specifi-che direttive europee. A seguito dellasuccessiva e pervasiva diffusione del-l’europeismo, non risulta oggi facilecomprendere quale enorme sforzo cul-

turale comportò, all’epoca, l’adozionedi una direttiva comunitaria (la Direttiva71/316/CEE) che prevedeva disposi-zioni comuni agli strumenti di misura eai metodi di controllo metrologico, tracui la definizione di condivise procedu-re di approvazione CEE del modello.Tale direttiva, inoltre, prevedeva l’ado-zione di direttive particolari che, a par-tire dal 1971, disciplinarono i requisitiper le diverse categorie di strumenti dimisura. Complessivamente queste di-sposizioni permettevano di commercia-lizzare e porre in servizio in tutta Euro-pa strumenti conformi ai requisiti indi-cati nella direttiva, senza che ciò impe-disse agli Stati di mantenere anche lapropria normativa nazionale. Nellaloro interezza e a posteriori, risulta faci-le definire queste norme come dotate discarsa efficacia, tuttavia la loro forza fuall’epoca sicuramente dirompente, per-ché capaci d’inaugurare un nuovocorso.Le direttive del vecchio approccio ave-vano infatti in tale contesto una grandeportata nella misura in cui, per la primavolta, consentivano ai fabbricanti dicommercializzare liberamente i propristrumenti anche all’esterno del Paese diorigine, ma presentavano anche alcunievidenti limiti. In primo luogo avevanoun carattere facoltativo, perciò ciascunPaese membro poteva mantenere lenorme nazionali, sulla base di valuta-zioni di vario genere, alimentando duemercati paralleli. In secondo luogo que-ste direttive erano fortemente e detta-gliatamente prescrittive, ovvero indica-vano requisiti non solo di prestazionema anche di costruzione, limitando for-temente le ulteriori ed eventuali applica-

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METROLOGIALEGALE

zioni legate al normale progresso tec-nologico. Questo limite, aggravatodalle difficoltà del processo legislativonecessario a modificare una direttiva(codecisione), rendeva le direttive ra-pidamente obsolete e richiamava l’at-tenzione del legislatore comunitario sul-l’esigenza, come in altri campi di ar-monizzazione, di elaborare una nuovae più adeguata strategia d’integrazionedei mercati.

STRATEGIA DEL NUOVO APPROCCIO

Fu proprio con la Risoluzione del Con-siglio del 7 maggio 1985 che il merca-to europeo si aprì a nuove e più ampiepossibilità d’integrazione, capaci dav-vero di rendere liberi i commerci erimuovere ogni tipo di ostacoli dai mer-cati. La risoluzione sottolineava addirit-

tura “l’urgenza di ovviare alla presentesituazione nel settore degli ostacoli tec-nici agli scambi e all’incertezza che nerisulta per gli operatori economici”.Nella Risoluzione il Consiglio invitavapertanto “la Commissione a trattarequesta materia in via prioritaria e adaccelerare tutti i lavori in questo settore”allo scopo di contribuire alla “competiti-vità industriale tanto sul mercato comu-nitario quanto sui mercati esterni”. Larisoluzione prevedeva altresì quattrocapisaldi sui quali si sarebbe dovutabasare questa nuova e più efficace stra-tegia, con particolare attenzione ai set-tori ad alta tecnologia.In primo luogo si introduceva il basilareprincipio di un’armonizzazione legisla-tiva basata sulla sola definizione direquisiti essenziali di sicurezza e di altreesigenze d’interesse collettivo, il cuirispetto doveva costituire l’unica regolaper accedere liberamente al mercato

unico della Comunità. La seconda inno-vazione di portata storica era costituitadall’affidamento agli organismi compe-tenti per la normalizzazione industrialedel compito di elaborare le specifichetecniche (in grado di offrire garanzie diqualità corrispondenti ai requisiti essen-ziali delle direttive) in considerazionedelle esigenze produttive delle industriee, come conseguenza, del progressotecnologico le cui applicazioni risultanoutili e convenienti. In tal modo il coin-volgimento della normalizzazione co-stituiva un apporto fondamentale perl’economicità e la speditezza del pro-cesso di accertamento della conformità,pur conservando le specifiche tecnicheun carattere volontario.Ne conseguiva l’affermazione del prin-cipio di presunzione della conformità;in altri termini i prodotti fabbricati cherispettano le norme armonizzate sonoritenuti conformi ai requisiti essenziali

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TRASDUTTORI DI FORZA PER CONDIZIONI ESTREME

I trasduttori di forza U10M e U10S di HBM sono ora disponibilianche nella versione con tipo di protezione IP68. Questi trasdut-tori, basati sulla tecnologia degli estensimetri, sono adatti per lamisurazione sia delle forze statiche sia di quelle dinamiche. Sidistinguono per il corpo di misura robusto e piatto e per la com-pensazione personalizzata del momento torcente. Per ottenerel’elevato tipo di protezione IP68, il cavo è collegato direttamenteal trasduttore anziché con un connettore dotato di chiusura abaionetta, come invece accade negli altri modelli. I nuovi trasduttori trovano applicazione, ad esempio, nei ban-chi di prova installati in camere climatiche. Questi trasduttoririsultano ideali anche per altre applicazioni in condizioniambientali critiche o all’esterno. Tutti i trasduttori a partire da un carico nominale di 12,5 kN sonodisponibili da ora nella nuova versione con tipo di protezione IP68.

HBM Test and MeasurementFin dalla sua fondazione in Germania nel 1950, HottingerBaldwin Messtechnik (HBM Test and Measurement) si è costrui-ta una reputazione come leader mondiale di tecnologia e delmercato nell’industria delle misurazioni e prove. HBM offreprodotti per la catena di misurazione completa, dalle prove vir-tuali a quelle fisiche. Le sedi di produzione sono situate in Ger-mania, U.S.A. e Cina; HBM è presente in più di 80 paesi nelmondo.

NEWS

I trasduttori di forza U10M e U10S di HBM sono disponibili oraanche nella versione con tipo di protezione IP68

Per ulteriori informazioni: www.hbm.com/it/menu/prodotti/trasduttori-e-sensori/forza/u10-u10m-u10s

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della direttiva, fermo restando che, nonrispettando queste norme, il fabbricantedeve provare che i suoi prodotti rispon-dono comunque ai requisiti essenzialifissati dalla direttiva.È dunque evidente come il nuovoapproccio, senza nulla togliere allaresponsabilità dei fabbricanti, né d’altrocanto liberando le autorità pubblichedal compito di garantire la sicurezza oil rispetto delle altre esigenze in gioco,innovava sensibilmente il contesto nor-mativo e offriva molteplici soluzioni ren-dendo più flessibile l’applicazione tec-nologica, e neutralizzava alcuni dei di-sagi legati alla rigidità burocratica enormativa.

LA DIRETTIVA 90/384/CEE DISCIPLINA GLI STRUMENTI PER PESARE A FUNZIONAMENTONON AUTOMATICO

Una tappa di avvicinamento verso ilpieno esplicarsi della filosofia del nuovoapproccio nell’ambito della metrologialegale è costituita dalla Direttiva90/384/CEE del Consiglio, del 20 giu-gno 1990, già orientata a un’integra-zione basata sull’adozione di normecosiddette armonizzate che costituisco-no riferimento per la valutazione dellaconformità degli strumenti di misura perpesare a funzionamento non automati-

co (NAWI) in armoniacon i “requisiti metrologi-ci e di prestazione essen-ziali” prescritti dalladirettiva. Pur mantenen-do un impianto forte-mente dettagliato nellaprescrizione dei requisitinon solo prestazionali,la direttiva produceval’effetto di uniformarecompletamente, nelcampo di applicazionedefinito dalla stessa, laproduzione degli stru-menti per pesare sullabase del nuovo principiodell’armonizzazione totale, e a partireda una determinata data imponeva agliStati membri, ai fini della commercializ-zazione e messa in servizio degli stru-menti per pesare a funzionamento auto-matico, il comune canale europeo.La direttiva prevede inoltre la presenzadi un organismo notificato, dal singoloStato membro agli altri Stati e allaCommissione, per l’espletamento deicompiti di accertamento della conformi-tà, quali l’esame CE del tipo, la verificaCE, la dichiarazione CE di conformitàal tipo e la verifica CE all’unità.Da mettersi quindi in rilievo l’ulterioreausilio, da questo momento in poi desti-nato ad assumere una sempre maggiorrilevanza nella metrologia legale, del-

l’applicazione della “ga-ranzia della qualità del-la produzione” che con-sente adesso al fabbri-cante di dichiarare laconformità dei propristrumenti alla direttiva edi apporre lui stesso tuttele marcature e i sigilliprevisti.

LA DIRETTIVA2004/22/CE RELATIVA AGLI STRUMENTI DI MISURA (MID)

La Direttiva 2004/22/CE del Parlamento Euro-peo e del Consiglio,comunemente e breve-

mente definita Direttiva MID nel mondodegli addetti ai lavori, recepisce appie-no i princìpi della risoluzione del Consi-glio 7 maggio 1985 applicandoli almondo della metrologia. L’intento eraquello d’innovare sensibilmente e mas-sicciamente il panorama normativo,anche e in particolare là ove esistevanodirettive specifiche tecnicamente supe-rate che avevano in qualche modo limi-tato le soluzioni tecnologiche e organiz-zative applicabili dall’industria nellafabbricazione degli strumenti di misura.La direttiva disciplina differenti tipologiedi strumenti, negli allegati da MI-001 aMI-010, abrogando (a decorrere dal30/10/2006) undici direttive del vec-chio approccio e consentendo la com-mercializzazione e la messa in serviziodegli strumenti conformi alle precedentinormative solo fino al 30/10/2016.Numerose e flessibili sono le soluzioniofferte ai fini dell’accertamento dellaconformità; queste d’altro canto si avvan-taggiano abbondantemente del princi-pio della presunzione di conformità e delriconoscimento di altrettanto vari e com-petenti organismi notificati preposti allafunzione di accertamento della confor-mità degli strumenti ai requisiti.La snellezza a cui è ispirato l’impian-to normativo della direttiva e degliallegati non deve relegare in secondopiano la complessità dell’architetturacongegnata dal legislatore comunita-rio che stabilisce un insieme di valuta-zioni, ruoli e d’impegni dei diversiattori che niente toglie, ma anzi accre-sce sicuramente la correttezza e la rin-tracciabilità degli strumenti di misura,

METROLOGIALEGALE

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Figura 1 – Adozione di una direttiva sulla base della procedura di codecisione, adesso procedura legislativa ordinaria dell’UE

Figura 2 – Applicazione delle procedure previste dalla Direttiva 90/384/CEE per la valutazione della conformità

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Maria Cristina Sestiniè Responsabile dei “Servi-zi di Metrologia” dellaCamera di Commercio diPrato, dell’Organismo No-tificato n. 1273 e respon-

sabile tecnico di laboratorio accreditatodi taratura. Ha collaborato con il Ministe-ro dello Sviluppo Economico nell’ambitodel Protocollo d’intesa con Unioncameree ha partecipato alle riunioni del Gruppodi Lavoro “Strumenti di Misura” dellaCommissione Europea, del Comitato delWELMEC e del WELMEC WG8.

valorizzandone l’importanza e assicu-randone la correttezza nelle tran-sazioni.Nell’ottica del mercato unico la diretti-va stabilisce infatti che i controllimetrologici legali non devono costitui-re un ostacolo alla libera circolazionedegli strumenti, che le disposizionidevono essere le medesime in tutti iPaesi membri e le prove di conformitàdegli strumenti accettate in tutta laComunità. D’altro canto la statuizionedei requisiti prestazionali assicura aicittadini un similare ed elevato livellodi protezione, ravvisando un interessepubblico nella misurazione in genera-le, e in particolare nella sanità pubbli-ca, nella sicurezza e nell’ordine pub-blico, nella protezione dell’ambiente edei consumatori, nel campo di appli-cazione delle tasse e diritti e nella leal-tà delle transazioni commerciali cheincidono nella vita quotidiana dei cit-tadini. L’ampiezza di tali funzionirichiama gli Stati a svolgere il lororuolo consapevolmente obbligandoli,qualora non prevedano l’utilizzo distrumenti di misura marcati CE per lesuddette funzioni di misurazione, acomunicarne i motivi alla Commissio-ne (principio di opzionalità).La disciplina dei requisiti essenzialidegli strumenti è basata sulla definizio-ne degli stessi nell’Allegato I, comple-tati dai requisiti stabiliti distintamente inciascuno degli allegati specifici per cia-scuna tipologia di strumento (da MI-001 a MI-010), ove si illustrano inmodo più dettagliato alcuni aspetti deirequisiti generali. Senza potersi quiaddentrare in una dettagliata disami-na, che richiederebbe una trattazionecosì ampia da non poter essere accol-ta da un’illustrazione giornalistica,quel che preme sottolineare per avereuna cognizione delle innovazioni intro-dotte dalla MID, è il ruolo del fabbri-cante e dell’organismo notificato nelprocesso di accertamento della confor-mità, nell’ambito del quale lo Statomembro e la stessa Commissione assu-mono il compito di garante pubblico inun contesto di vigilanza e cooperazio-ne amministrativa.La valutazione della conformità airequisiti essenziali è adesso sviluppataessenzialmente attraverso un confronto

tra il fabbricante, che sceglie di appli-care una delle procedure di conformitàtra quelle riportate negli specifici alle-gati della Direttiva MID, descritte nelleprocedure da A ad H1, e l’OrganismoNotificato che esegue la valutazionestessa. Da un lato quindi il fabbricante,che produce la documentazione tecni-ca e descrive la progettazione, la fab-bricazione e il funzionamento dellostrumento di misura, definisce le carat-teristiche metrologiche, specifica laposizione dei sigilli e delle marcature,assicura la compatibilità con interfaccee sottounità: dall’altro, normalmentecostituito in forma imprenditoriale, ilruolo dell’organismo notificato (dalloStato membro agli altri Stati membri ealla Commissione), che assicura terzie-tà, imparzialità, competenza tecnica incampo metrologico, conoscenza dellenorme e responsabilità. Questa siner-gia assicura completezza e certezzanella procedura di accertamento dellaconformità consentendo infine l’appli-cazione della marcatura “CE” e dellamarcatura metrologica supplementare,e lascia agli Stati membri il compitoprincipale di eseguire sugli strumenti lavigilanza del mercato e i controlli suc-cessivi alla messa in servizio.Fermo restando il riferimento dellenorme armonizzate e dei documentinormativi (Raccomandazioni OIML) inlinea con quanto stabilito dalla Risolu-zione del Consiglio del 1985, è chiarocome la scelta tra le diverse formuleconsentite per l’accertamento dellaconformità offra una serie di opportu-nità calibrate sulla base della comples-sità costruttiva e tecnologica così comedell’organizzazione o delle esigenzeproduttive. Il ventaglio è ampissimo, apartire dalla procedura più basilare,basata sul controllo di produzioneinterno e applicabile a strumenti chenon presentano particolari difficoltà diesame (A, Controllo di produzioneinterno), sino alle formule che preventi-vamente effettuano l’esame del proget-to tecnico di uno strumento (B, Esamedel tipo), adottando successivamenteun’ulteriore procedura per l’accerta-mento di conformità basata ad esem-pio sul controllo di produzione interno(C, controllo di produzione interno),ovvero utilizzando la garanzia sulla

qualità del processo di produzione (D,Garanzia di qualità del processo diproduzione) o, alternativamente, ga-rantendo la qualità dell’ispezione edelle prove sul prodotto finale (E) o infi-ne verificando il prodotto attraversoesami e prove (F).Da notarsi come le opportunità offerteper l’accertamento della conformità,oltre all’Allegato G, inerente la verificadi un unico prodotto, siano completateda due ulteriori procedure, l’Allegato Hed H1, che prevedono un’ampissimaresponsabilizzazione del fabbricante.In tali procedure il fabbricante applicaun sistema di qualità approvato, relati-vo all’ispezione e alle prove effettuatesul prodotto finale, sotto la sorveglian-za dell’organismo notificato e sonoopportunamente denominate “Garan-zia della qualità totale” proprio perchél’accertamento è condotto dal fabbri-cante mentre l’organismo notificato ef-fettua la sorveglianza riguardo al sod-disfacimento degli obblighi derivantidal sistema di qualità approvato.


1. La Direttiva CE MID sugli strumenti dimisura. Più responsabilità per i fabbri-canti. Resta il problema della garanziadella riferibilità delle misure Pubblicatosu T_M n. 4/2005, p. 293.2. Guide to the implementation of adirectives based on the New Approachand the Global Approach – EuropeanCommission.

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29 settembre-03 ottobre

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Bilbao, Spain

Beijing, China

Torino, Italy

Vancouver, Canada

Singapore

Boston, USA

Istanbul, Turkey

Milano, Italy

Beijing, China

Lisbon, Portugal

Tipei, Taiwan

Wuhan, China

Lecce, Italy

Firenze, Italy

Gdansk, Poland

Firenze, Italy

San Jose, USA

Alghero, Italy

Istanbul, Turkey

Orlando, USA

Orlando, USA

Barcelona, Spain

Reykjavik, Iceland

Reykjavik, Iceland

Seoul, Korea

Seoul, Korea

Genova, Italy

Trento, Italy

Trento, Italy

Bangkok, Thailand

Alhusta, Crimea

Vilamoura, Portugal

Hainan, China

Porto, Portugal

Vienna, Austria

International Conference on Renewable Energies and Power Quality (ICREPQ'13)

2013World Congress on lndustrial Materials-Applications, Products, and Technologies WCIM2013

7a Edizione Affidabilità e Tecnologie

2013 International Conference on Civil, Materials and Environmental Sciences (CMES 2013)

2013 International Conference on Materials, Mechatronics and Automation (ICMMA 2013)

ASPE 213 Spring Topical Meeting

IV International Conference on Power Engineering, Energy and Electrical Drives, POWERENG

Fotonica 2013 - 15° Convegno Nazionale sulle Tecnologie Fotoniche

2013 Asian Pacific Conference on Chemical, Material and Metallurgical Engineering

BIOTECHNO 2013

2013 IEEE International Symposium on Industrial Electronics

2013 Spring International Conference on Wireless Communications and Networks(CWCN-S)

4th Imeko TC19 Symposium on Environmental Instrumentation and Measurements

12th IMEKO TC10 Workshop on Technical Diagnostics

6th INTERNATIONAL CONFERENCE ON HUMAN SYSTEM INTERACTION HSI 2013

2013 IMEKO TC10 Congress

CLEO 2013

4th International Conference on Clean Electrical Energy (ICCEP 2013)

International IIE Conference

6th International Multi-Conference on Engineering and Technological Innovation: IMETI 2013

11th International Conference on Education and Information Systems, Technologies and Applications: EISTA 2013

19th IMEKO TC-4 Symposium8th International Joint Conference on Software Technologies (ICSOFT 2013)

10th International Conference on Informatics in Control, Automation and Robotics (ICINCO 2013)

The 2013 International Conference onAdvances in Robotics Research (ICARR13)

2013 World Congress on Advances in Nano, Biomechanics, Robotics, and Energy Research (ANBRE13)

2013 Joint IMEKO TC1-TC7-TC13 Symposium

Congresso GMEE 2013

Congresso GMMT 2013

4th ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE ON SOFTWARE ENGINEERING &APPLICATIONS (SEA 2013)

Nanomaterials: Applications & Properties 2013 (NAP 2013)

12th European AAATE Conference, Association for the advancement of Assistive Technology in Europe

2013 International Conference on Advanced ICT(Information and CommunicationTechnology) for Business and Management (ICAICTBM2013)

ADVCOMP 2013, The Seventh International Conference on AdvancedEngineering Computing and Applications in Sciences

IEEE IECON- 39th Annual Conference of IEEE Industrial Electronics Society

http://www.icrepq.com

http://www.wcim-conf.org/

www.affidabilita.eu

http://www.cmes-conf.org/

www.icmma-conf.org/

www.powereng2013.org

www.aeit.it/man/Fotonica2013

http://www.apccmme-conf.org

http://www.iaria.org/conferences2013/BIOTECHNO13.html

http://www.isie2013.org

www.engii.org/scet2013

http://imekotc19.2013.unisalento.it

http://www.imekotc10-florence.org

http://hsi.wsiz.rzeszow.pl

http://www.imekotc10-florence.org

http://www.cleoconference.org/home

www.iccep.net

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www.2013iiisconferences.org/imeti

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www.imeko2013.es

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http://anbre.cti3.com/anbre13.htm

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http://www.imeko-genoa-2013.it

www.gmee.org

http://www.softwareng.org

www.aaate.org

http://www.icaictm2013.org/

http://www.iaria.org/conferences2013/ADVCOMP13.html

http://www.iecon2013.org

Rubrica a cura di Franco Docchio, Alfredo Cigada, Anna Spalla e Stefano Agosteo

Dalle Associazioni Universitariedi Misuristi

[email protected]

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THE ITALIAN UNIVERSITY ASSOCIATIONS FOR MEASUREMENTThis section groups all the significant information from the main UniversityAssociations in Measurement Science and Technology: GMEE (Electrical andElectronic Measurement), GMMT (Mechanical and Thermal Measurements),AUTEC (Cartography and Topography), and Nuclear Measurements.

RIASSUNTOQuesta rubrica riassume i contributi e le notizie che provengono dalle mag-giori Associazioni Universitarie che si occupano di scienza e tecnologia dellemisure: il GMEE (Associazione Gruppo Misure Elettriche ed Elettroniche), ilGMMT (Gruppo Misure meccaniche e Termiche), l’AUTEC (Associazione Uni-versitari di Topografia e Cartografia) e il Gruppo di Misure Nucleari.

CONSIGLIO DIRETTIVO DEL GRUPPO GMEE A ROMA SAPIENZA

Premio di Dottorato Italo Gorini.Il Consiglio Direttivo ha confermato ilProf. Docchio come Direttore dellaRivista Tutto Misure. Infine il Dott.Gianfranco Molinar Bin Becietviene nominato Socio Onorario (com-plimenti della Direzione!).

GMMT: FINANZIAMENTI PER IL GRUPPO DI MISURE MECCANICHE E TERMICHE DELLA SAPIENZA DI ROMA

Il Prof. Paolo Cappa de La Sapien-za di Roma ha ricevuto finanziamentiper l’attivazione di alcuni progetti in-ternazionali di rilievo.

Institute of New York, uno in automa-zione, uno in produzione industriale,ricevendo un finanziamento di 60.000€ per ciascuno dei due progetti.Inoltre, nell’ambito del VII ProgrammaQuadro, è stata ultimata con successola procedura di valutazione di un pro-getto dal titolo Model-Driven Euro-pean Paediatric Digital Repository(MD PAEDIGREE), un importante pro-getto con 23 partner, un bilancio glo-bale di 11.869.000 €, con un budg-et previsto per la sede de La Sapien-za di 402.000 €. Nello specifico, ilgruppo di ricerca della Sapienza sioccuperà della validazione dei datisperimentali biomeccanici del cammi-no di pazienti in età pediatrica conpatologie neurologiche e contribuiràallo sviluppo di modelli biomeccanicispecifici per le patologie identificate.

GMMT: FINANZIAMENTI PER IL GRUPPO DI MISURE MECCANICHE E TERMICHE DELL’UNIVERSITÀ DI PADOVA

Il Programma di ricerca DREAMS(Prof. Stefano Debei) è parte dellamissione ExoMars dell’ESA con la colla-borazione dell’agenzia spaziale russa

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Il Consiglio Direttivo del GMEE si èriunito il giorno 14 dicembre 2012, aRoma presso la sede dell’Università diRoma La Sapienza. Tra le comunica-zioni d’importanza per i lettori, la no-tizia che il Presidente Betta ha recen-temente partecipato all’incontro EU-RAMET tenuto a Berlino finalizzato al-la definizione del bando per il nuovoprogetto EU riservati agli Istituti Metro-logici (NMI). Le tematiche trattate sa-ranno energia e ambiente. Sembrasia prevista la partecipazione anchedi enti che non siano NMI.Si stanno per concludere le proceduredi estrazione dei membri delle com-missioni per le Abilitazioni Nazionali.Per quanto riguarda le Borse di Studioper l’estero, il Consiglio Direttivo hadato mandato di predisporre il bandoper una Borsa per il 2013. Similmen-te verrà predisposto il bando per un

In particolare, nell’ambito dei progettidi cooperazione interuniversitaria in-ternazionale ha attivato due progettidi laurea congiunta con il Polytechnic

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SPAZIO ASSOCIAZIONIUNIVERSITARIE MISURISTI

ROSCOSMS. La configurazione delprogramma ExoMars prevede due mis-sioni: ExoMars 2016 – caratterizzatada un orbiter ed un lander (EDM) siaper dimostrazione tecnologica che perattività scientifiche; ExoMars 2018 –caratterizzata da un rover ESA per laricerca di tracce di vita su Marte e perla validazione tecnologica dei sistemidi navigazione, di mobilità superficialee di accesso al sottosuolo. In particolare, la missione del 2016ha come obiettivo scientifico la carat-terizzazione e l’approfondimento dialcune caratteristiche dell’atmosferaattraverso l’analisi combinata in remo-to dall’orbiter e in-situ attraverso unasuite di sensori montati sul lander, siadurante la discesa attraverso l’atmo-sfera sia durante le operazioni sullasuperficie di Marte. Per soddisfare le finalità scientifichedella missione Exomars 2016, l’ESAha avviato un processo internazionaledi selezione di sensori da installaresull’EDM. Per rispondere a tale bando(Announcement of Opportunity) si ècostituito un team internazionale aguida italiana che ha propostoDREAMS (Dust characterisation Riskassesment and Enviromental Analyzeron the Martian Surface), esperimentocomposto da una parte di sistema(eletttronica principale, batterie pri-marie, gestione e distribuzione dellapotenza, controllo termico, gestione epre-elaborazione dei dati) e da seisensori: un termometro a elevata ac-curatezza ed elevata prontezza chesarà realizzato dal CISAS, un misura-tore di pressione e umidità relativarealizzato dall’FMI (Finnish Meteoro-logical Insitute), un anemometro per lamisura della velocità del vento mar-ziano, un opacimetro a due canaliper inferire la dinamica delle polveri edelle nubi di ghiaccio realizzato dal-l’istituto francese LATMOS, un elettro-do per la misura delle proprietà elet-trostatiche dell’atmosfera e delle pol-veri anch’esso realizzato dall’istitutofrancese LATMOS.Il processo di selezione da parte ESA siè concluso a favore della proposta ita-liana, che ha sancito la validità tecnicae scientifica della proposta e la com-posizione del team internazionale.

Il payload DREAMS è stato concepitoper avere il più alto grado possibiledi autonomia, condividendo il mini-mo possibile di risorse con il LanderEDM, tranne per la trasmissione aterra dei dati acquisiti. DREAMS stu-dierà le condizioni meteorologiche diMarte durante il periodo particolaredelle tempeste di polvere, che interes-sano il pianeta ciclicamente e spessoviolentemente e che possono avereripercussioni sulle prestazioni dellastrumentazione a bordo di lander erover e sulla futura esplorazione conequipaggio umano. In particolareDREAMS sarà in grado di verificare,

per la prima volta nel-l’esplorazione del pia-neta, la presenza difenomeni elettrici chepossono accompagnareil passaggio dei dustdevils o delle tempestedi polvere.La proposta italianavede il CISAS (Padova),attraverso il team delProf. Stefano Debei Pro-ject Manager di tutto l’e-sperimento, responsabi-le della parte d’ingegne-ria di sistema, della rea-lizzazione della Com-mon Electronics Unit

(CEU), della realizzazione della bat-teria primaria, dello sviluppo e realiz-zazione del termometro per la misuradella temperatura dell’atmosfera mar-ziana, dell’inclinometro MEMS acce-lerometrico e dell’integrazione e col-laudo di tutti i sensori forniti dai part-ners internazionali. Inoltre il CISAS èresponsabile per il condizionamento,acquisizione e gestione dei dati ditutti sensori. DREAMS, finanziato dal-l’Agenzia Spaziale Italiana, rappre-senta un grosso impegno e una gros-sa scommessa per l’Italia che vedecome protagonista la sua ricerca inEuropa.

Rendering dell’esperimento DREAMS

GIORNATA DELLA MISURAZIONE 2013Cari Colleghi,vi informiamo che la prossima Giornata della Misurazioneè stata fissata per i giorni 18 giugno (nel pomeriggio) e 19giugno sempre a Roma 3.Se avete qualche suggerimento per gli oratori da invitare oargomenti da trattare siete pregati di scriverci. Cordialmente,

Domenico Mirri ([email protected])

e Mario Savino ([email protected])

Rubrica a cura di Franco Docchio e Alfredo Cigada

Notizie dalle altre Associazioni

[email protected]

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OTHER ITALIAN ASSOCIATIONSThis section reports the contributions from Associations wishing to useTutto_Misure as a vehicle to address their information to the readers.

RIASSUNTOQuesta rubrica riassume i contributi e le notizie che provengono dalle Asso-ciazioni che vedono nella Rivista uno strumento per veicolare le loro infor-mazioni al pubblico di Tutto_Misure.

A.L.A.T.I.: LETTERA DEL PRESIDENTE ING. PAOLO GIARDINA

Egregio Direttore,è a nome mio e dei soci di A.L.A.T.Iche voglio ringraziarla per lo spazioche lei, il GMEE e l’Editore A&T aveteriservato nella Vostra rivista allanostra Associazione. Spero vivamenteche, oltre che da vetrina alle attivitàdell’associazione, questo preziosospazio funga da luogo di confron-to per tutti coloro che operano nel set-tore delle tarature, sia in modo direttocome i centri stessi, sia indiretto come

ad esempio i clienti che fruiscono ditali servizi. Per quanto riguarda la vita dell’Asso-ciazione, avrei desiderato che aquasi sei mesi dalla sua istituzioneA.L.A.T.I. raggiungesse la massa criti-ca ed economica per compiere l’au-spicato passo di entrare a farparte dei soci di ACCREDIA, cheera e rimane uno dei principali ob-biettivi dell’Associazione, nonostantefortunatamente si abbia un aumentocostante degli iscritti. Ovviamente mirendo conto, come tutti, che la situa-zione economica del nostro Paese edelle nostre imprese non sta attraver-sando un periodo molto felice; ed èquindi difficile pretendere dai centriulteriori sforzi economici per aderireall’associazione. Mai però come in questo difficile mo-mento risulta necessario agire, e agirein fretta, e far fronte comune per difen-dere a livello istituzionale il ruolo del-le nostre attività che, se pur in piccolaparte, contribuiscono al mantenimen-to degli elevati standard qualitativi diprodotti e servizi italiani.Nonostante ciò comunque, e in atte-sa di tempi migliori, A.L.A.T.I. nonè rimasta a guardare. E allora,grazie ai preziosi suggerimenti per-venuti dagli associati, abbiamo ini-ziato a lavorare partendo propriodalle problematiche che quotidiana-mente coinvolgono il lavoro dei cen-tri.Ad esempio, per far fronte alla

carenza di confronti interlaboratorio(ILC) organizzati dall’Ente ACCRE-DIA, soprattutto nel settore dellemisure elettriche, A.L.A.T.I. ha pen-sato di farsi carico di organizzaretali confronti, usufruendo dellacollaborazione di esperti indipen-denti nei settori, sia sull’esecuzioneche sulla valutazione del circuito,mettendo anche a disposizione deipartecipanti gli strumenti oggettodello stesso.Naturalmente ci rendiamo conto dellalimitatezza e della non ufficialitàdell’ILC, che richiederebbe una strut-tura accreditata ISO/IEC 17043; maconsiderando i tempi di accredita-mento e il dubbio che lo stesso vadain contrasto con l’obiettivo di diventa-re soci di ACCREDIA, siamo convinticomunque che organizzare ILC servasoprattutto a dare un mezzo impor-tante ai centri che hanno a cuore lagaranzia della qualità delle loro tara-ture, anche fuori dai contesti ufficialiprevisti da ACCREDIA come il rinnovodell’accreditamento o la sorveglian-za.Altro settore sul quale A.L.A.T.I. sista muovendo è quello della for-mazione, e in questo caso dellaformazione specializzata, inquanto è nostra intenzione affronta-re specifici argomenti attinenti allenormali attività di gestione del siste-ma qualità di un laboratorio metro-logico. A questo proposito, approfit-tando della recente emissione deldocumento DT-02-DT “Guida allagestione e controllo del sistemainformativo dei laboratori”, cheriprende il vecchio documento SIT535, stiamo organizzando un mo-mento formativo sull’argomento chevedrà la partecipazione di esperti

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del settore, ma soprattutto l’apportodiretto da parte di quei centri chehanno affrontato e risolto tale pro-blematica: ci siamo resi conto infattiche spesso tale argomento risultaabbastanza ostico da affrontare conla conseguenza o il rischio d’incor-rere in numerosi rilievi da parte del-l’ente accreditante.Ovviamente tutto ciò ha l’obiettivo dicreare un terreno comune sulquale confrontarsi nell’ottica delmiglioramento del servizio reso allapropria clientela, nel pieno rispettodei requisiti specifici di ACCREDIA.Sperando che queste opportunitàcostituiscano un buon terreno di par-tenza per gli associati presenti e futu-ri di A.L.A.T.I., confidiamo che questospazio riservatoci da T_M possa infuturo vedere numerose testimonianzeda parte di chiunque voglia dare ilsuo contributo.

Il Presidente A.L.A.T.I.Paolo GiardinaPer informazioni:[email protected]

Caro Ing. Giardina,ricevo e pubblico volentieri la sualettera nello spazio dedicato alle

Altre Associazioni, ribadendo il forteinteresse della rivista alle tematiched’interesse della sua Associazione.In particolare, la prego di conside-rare queste pagine come un possibi-le contenitore degli estratti deimomenti di formazione di cui parlanella sua lettera, e di cui c’è tantobisogno.Con i più vivi auguri che A.L.A.T.I.cresca nel numero di associati, enell’impatto verso il mondo dei cen-tri e dei suoi utenti, la saluto cara-mente.Il Direttore di T_MFranco Docchio

ASSOCIAZIONE ITALIANA PROPRIETÀ TERMOFISICHE (AIPT)

Premio “Ermanno Grinzato”

L’AIPT istituisce il Premio “ErmannoGrinzato” al fine di promuovere lo stu-dio e le applicazioni delle proprietàtermofisiche, in ambito sia scientificoche industriale, tra i giovani ricercato-ri. Il premio è assegnato per meritiscientifici secondo i criteri pubblicatinello specifico regolamento, reperibi-le sul sito dell’AIPT (www.aipt-it.it),e prevede l’erogazione al vincitore diun somma in denaro di € 1.500 alnetto degli oneri fiscali. Possono con-correre all’attribuzione del premioricercatori con cittadinanza Italiana,oppure con residenza in Italia all’attodella presentazione della domanda,che abbiano conseguito da non più di10 anni la laurea oppure il dottoratodi ricerca in discipline di ambitoscientifico-tecnologico.Il premio sarà assegnato da un’ap-posita commissione giudicatrice sul-la base di un contributo scritto informa di articolo scientifico e di unapresentazione orale dello stesso, dasottoporre secondo le modalità spe-cificate nel regolamento. L’assegna-zione avverrà nell’ultima decade disettembre 2013 in concomitanzacon il Convegno annuale AIPT, inprogramma presso l’Università diBologna.

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SPAZIO DELLE ALTREASSOCIAZIONI

NUOVO MONITORMAXYMOS TL: PIETRA MILIARE NEL MONITORAGGIO XY

NEWS

Sulla base delle esperienze di suc-cesso sviluppate con il monitor XYmaXYmos BL nel controllo dei pro-cessi e verifica dei prodotti, Kistleroffre ora maXYmos TL mod.5877A, gamma catterizzata daancora maggiori funzioni: dalsemplice controllo forza-percorsoalle applicazioni di montaggio everifica della produzione altamen-te esigenti. maXYmos TL è il nuovo strumento dialto livello per il monitoraggio(OK/NOK) e l’analisi delle curveXY, ideale per le operazioni di misu-ra più complesse della tecnologia diassemblaggio. La sua gamma diapplicazioni va dal monitoraggiosemplice di forza e spostamento a

sofisticate applicazioni multi-cana-le. Le sue caratteristiche principalisono le potenti procedure di valu-tazione in associazione con unavasta gamma di sensori e bus dicampo selezionabili liberamente,l’espandibilità fino a 8 coppie dicanali e il grande Display 10,4’’Touchscreen a colori. maXYmos TL è concepito per ilmontaggio in versione desktop, aparete e a pannello frontale. Taledesign configurabile a piacereconsente al progettista una proget-tazione della struttura più agevolepossibile.

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COMMENTI ALLE NORME: LA 17025

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Non conformità, azioni correttive, azioni preventive,reclami e miglioramento - Parte sesta

A cura di Nicola Dell’Arena ([email protected])

Non conformità e azioni correttiveCOM

MENTI

ALLE

NORM

E

A great success has been attributed to this interesting series of commentsby Nicola Dell’Arena to the Standard UNI CEI EN ISO/IEC 17025.

RIASSUNTOProsegue con successo l’ampia e interessante serie di commenti di NicolaDell’Arena alla norma UNI CEI EN ISO/IEC 17025. I temi trattati sono: Lastruttura della documentazione (n. 4/2000); Controllo dei documenti edelle registrazioni (n. 1/2001 e n. 2/2001); Rapporto tra cliente e labo-ratorio (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. 2/2004e n. 3/2004); Il Controllo dei dati (n. 1/2005); Gestione delle Apparec-chiature (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), Assicu-razione della qualità parte 1.a (n. 4/2010); Assicurazione della qualitàparte 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).

ANALISI DELLE AZIONI CORRETTIVE

La norma, al comma 4 del punto4.11.3, afferma che “il laboratoriodeve documentare e attuare ognimodifica richiesta derivante dall’ana-lisi delle azioni correttive”. Su questoquarto comma devo fornire due possi-bili interpretazioni. La prima è dovutaalla lettura frettolosa della norma. Ilcomma è un requisito classico, inquanto esistente già dalle primenorme, sulla documentazione e attua-zione. Con questa versione non c’ènulla da aggiungere o da spiegare. È

chiaro e intuitivo che bisogna attuareciò che si decide per eliminare la nonconformità. Il comma si trova all’inter-no del capitolo “selezione e attuazio-ne” per cui l’introduzione dell’analisisconcerta tantissimo.La seconda deriva da una lettura conuna maggiore riflessione e calma. Ilcomma sostanzialmente chiede di:1) fare un’analisi delle azioni corretti-ve (al plurale);2) attuare le modifiche derivanti daquesta analisi;3) documentare e attuare le modifi-che.Due sono i possibili casi di applica-zione del comma: azione correttivache si sta attuando, oppure tutte leazioni correttive attuate nell’anno, oin un periodo di tempo. Nel primocaso il comma è inapplicabile inquanto si va a effettuare l’analisi su ununico caso che si è deciso di attuare,e poi la norma chiede anche di effet-tuare il monitoraggio. Prima di sce-glierla e attuarla, ho già sviscerato

tutto sulla non conformità e sulle suesoluzioni: dunque l’analisi dell’azionecorrettiva non sembra dare nulla dipiù. Il secondo caso è impossibile chesi verifichi, in quanto nel corso del-l’anno non conformità ripetitive si veri-ficano con difficoltà e raramente (inquesto caso, data la sfortuna, forsesarebbe meglio cambiare attività).Quindi, normalmente, le azioni cor-rettive sono una diversa dall’altra, conscarsa probabilità che su di esse sipossano effettuare parallelismi, para-goni, similitudini e quindi eseguire l’a-nalisi richiesta.Sinceramente, se vale la secondainterpretazione, per questo quartocomma non riesco a suggerire checosa fare se non eliminarlo dallanorma: infatti che la stessa cosa, macon un obiettivo diverso, viene pre-scritta nel Riesame della direzione.Inoltre, con questa interpretazionemanca dalla norma un requisito clas-sico sulla documentazione e attuazio-ne.

POSIZIONE DI ACCREDIA SUL PUNTO 4.11.3

Per i laboratori di prova Accrediaprescrive la laconica frase “si applicail requisito di norma”, e fa bene.Per i laboratori di taratura alla fraseaggiunge “tenendo presente che a ogniazione correttiva corrisponde almenouna prescrizione (del manuale e/odelle procedure) resa più severa perevitare che, in futuro, abbiano a ripe-tersi le stesse non conformità (o altrenon conformità molto simili) che hannoreso necessaria l’azione correttiva”. Unmacigno inutile e pericoloso. Infatti que-sto requisito obbliga a revisionare ilmanuale e le procedure a ogni nonconformità e renderli più severi. Addioad anni di lezioni fatte per spiegare, atutta Italia, di preparare il manuale in

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COMMENTIALLE NORME

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modo da revisionarlo solamente quan-do ci fossero variazioni organizzative.Inoltre bisogna introdurre gradi di seve-rità mai visti. La revisione di una proce-dura sbagliata (per un errore materialeo per incapacità tecnica), se essa fossela causa della non conformità, è ovviae non c’è bisogno di renderla obbliga-toria per ogni azione correttiva. Se c’èbisogno si revisiona e si rende più seve-ra, in caso contrario no. Inoltre questorequisito va bene per le non conformitàtecniche (con le variazioni delle carat-teristiche tecniche), mentre risulta discarsa applicabilità per le non confor-mità gestionali.Il mio parere è che spesso Accredia siscorda di parlare a un laboratorio ditaratura accreditato al quale prima didare l’accreditamento ha verificatonei minimi dettagli e ha approvato leprocedure di taratura.

MONITORAGGIO

Al punto 4.11.4 la norma prescriveche “il laboratorio deve monitorare irisultati per assicurare che le azionicorrettive adottate siano risultate effi-caci”. Le norma parla di monitorag-gio, ma personalmente preferisco uti-lizzare il termine verifica sia perché èpiù adatto a quello che bisogna fare,sia perché il termine monitoraggiocomprende azioni più complicaterispetto alla verifica.Con l’edizione del 2000 delle ISO9000 sono stati introdotti i termini diefficienza ed efficacia. La 9000 defi-nisce efficacia (punto 3.2.14) come il“grado di realizzazione delle attivitàpianificate e di conseguimento deirisultati pianificati”. Questa definizio-ne è ragionevole, tuttavia a essa pre-ferisco la definizione dello Zingarelli“che raggiunge il fine in precedenzadeterminato”. Quindi nel rispettodella norma bisogna verificare chel’azione correttiva abbia raggiunto loscopo per cui è stata attuata, e cioè:(i) eliminare la non conformità, e (ii)evitare che nel futuro si possa ripete-re. Con l’introduzione dei due terminiqualcosa bisognava far loro fare ecosì è stata introdotta la verifica del-l’efficacia.

Nella quasi totalità le non conformi-tà sono semplici, e le rispettive azio-ni correttive sono facili da individua-re e da attuare. Può capitare che l’a-zione correttiva per una non confor-mità complessa e grave non risolvail problema, ma è una rarità che intutta la mia lunga attività non ho maiincontrato. Inoltre se ciò dovesseaccadere mi accorgerei dell’insuc-cesso già prima di effettuare la veri-fica dell’efficacia. Per me si tratta diun’azione che non aggiunge nientealla qualità del laboratorio, ma deveessere fatta.La norma chiede la verifica dell’effi-cacia e non quella dell’efficienza.Prima dell’introduzione di questa veri-fica le norme prescrivevano la solaverifica dell’attuazione dell’azionecorrettiva (cioè che l’azione correttivaprevista sia stata attuata). La 17025non la prescrive ma è opportuno chesia fatta. I metodi e i mezzi per effettuare laverifica sono:1) la semplice verifica della documen-tazione emessa;2) una semplice verifica sul posto e sulprodotto;3) un audit semplice;4) un audit complesso.La scelta dipende dalla complessitàdella non conformità e dell’azioneattuata e dalla numerosità delle azio-ni attuate. I tempi di effettuazionedella verifica sono diversi: la verificadi attuazione è immediata, la verificadi efficacia per eliminare la non con-formità può essere fatta entro brevetempo mentre quella per evitare ilripetersi può richiedere anche parec-chio tempo. Il tutto si capisce con unesempio: una prova ha portato a unanon conformità perché il personalenon era addestrato. In questo esem-pio bisogna attuare un’azione corret-tiva per eliminare la non conformità eun corso di addestramento al perso-nale per evitare che nel futuro si possaripetere lo stesso errore. La verifica diattuazione e di efficacia è rinviata adopo la frequenza al corso, mentrequella di eliminazione della non con-formità è immediata (a volte anchenello stesso giorno della sua rileva-zione).

La responsabilità per l’effettuazionedella verifica dipende dalla tipologiadella verifica. Ma la prima cosa chebisogna fare è affidarla a persone di-verse da coloro che hanno effettuatola scelta e l’attuazione. Viste le dimen-sioni dei laboratori, spesso la respon-sabilità viene data al responsabiledella qualità sia per le non conformi-tà gestionali che per quelle tecniche(anche se ha difficoltà ad addentrarsinei problemi tecnici).La norma non lo dice, ma tutte le azio-ni fatte per effettuare il monitoraggiodevono essere documentate.

POSIZIONE DI ACCREDIA SUL PUNTO 4.11.4

Accredia prescrive per entrambi ilaboratori la stessa laconica frase“si applica il requisito di norma” edè giusto visto la semplicità del requi-sito. Per i laboratori di prova ag-giunge una frase, che non oso chia-mare requisito, “si rammenta che laverifica dell’efficacia delle AzioniCorrettive e Azioni Preventive èdiversa dalla verifica della loroattuazione”. Mentre la norma non lochiede, Accredia ci ricorda (comeho citato appena sopra) che biso-gna effettuare la verifica dell’attua-zione.Per i laboratori di taratura Accrediapresenta la seguente Nota, che non èun requisito aggiuntivo, “è consiglia-bile la redazione di un piano delle AC(e AP) al fine di facilitare la verificadell’attuazione e dell’efficacia dellestesse nei tempi stabiliti. È altresì con-sigliabile stabilire, all’apertura del-l’AC/AP, sia la data di verifica del-l’attuazione, che quella di verifica del-l’efficacia”. Così, mentre la norma non ci chiedeun documento di pianificazione,Accredia, giusto per facilitarci la vita,ci consiglia di prepararlo. Bisognaricordare che, anche se accadonoraramente, ci sono azioni correttivecomplesse, e in questi casi preparareun documento di pianificazione risultautile. Accredia eccede quando lo con-siglia per qualsiasi tipo di azione cor-rettiva.

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T U T T O _ M I S U R EAnno XV - n. 1 - Febbraio 2013ISSN: 2038-6974Sped. in A.P. - 45% - art. 2 comma 20/b legge 662/96 - Filiale di TorinoDirettore responsabile: Franco DocchioVice Direttore: Alfredo Cigada

Comitato di Redazione: Salvatore Baglio, Antonio Boscolo, Marcantonio Catelani, Marco Cati, Pasquale Daponte, Gianbartolo Picotto, Luciano Malgaroli, Massimo Mortarino

Redazioni per:Storia: Emilio Borchi, Riccardo Nicoletti, Mario F. TschinkeLe pagine delle Associazioni Universitarie di Misuristi:Stefano Agosteo, Bruno Andò, Filippo Attivissimo, Alfredo Cigada, Domenico Grimaldi, Claudio Narduzzi, Marco Parvis, Anna SpallaLo spazio delle altre Associazioni: Franco Docchio, Alfredo CigadaLe pagine degli IMP: Maria PimpinellaLo spazio delle CMM: Alberto Zaffagnini

Comitato Scientifico: ACISM-ANIMA (Roberto Cattaneo); AEI-GMTS (Claudio Narduzzi);AIPnD (Giuseppe Nardoni);AIS-ISA (Piergiuseppe Zani); ALPI (Lorenzo Thione);ANIE (Marco Vecchi); ANIPLA (Marco Banti, Alessandro Ferrero); AUTEC (Anna Spalla),CNR (Ruggero Jappelli); GISI (Abramo Monari); GMEE (Giovanni Betta); GMMT (Paolo Cappa, Michele Gasparetto);GRUPPO MISURISTI NUCLEARI (Stefano Agosteo)INMRI – ENEA (Pierino De Felice, Maria Pimpinella); INRIM(Alberto Carpinteri, Paolo Vigo, Franco Pavese);ISPRA (Maria Belli); OMECO (Clemente Marelli);SINAL (Paolo Bianco); SINCERT-ACCREDIA (Alberto Musa);SIT (Paolo Soardo); UNIONCAMERE (Enrico De Micheli)

Videoimpaginazione: la fotocomposizione - Torino

Stampa: La Grafica Nuova - Torino

Autorizzazione del Tribunale di Casale Monferrato n. 204del 3/3/1999.I testi firmati impegnano gli autori.A&T - sasDirezione, Redazione,Pubblicità e PianificazioneVia Palmieri, 63 - 10138 TorinoTel. 011 0266700 - Fax 011 5363244E-mail: [email protected]: www.affidabilita.euDirezione Editoriale: Luciano MalgaroliMassimo MortarinoÈ vietata e perseguibile per legge la riproduzione totale oparziale di testi, articoli, pubblicità e immagini pubblicatesu questa rivista sia in forma scritta sia su supporti ma-gnetici, digitali, ecc.

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La Redazione di Tutto_Misure([email protected])

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SCIENZA E TECNICANEL SETTECENTO E NELL’OTTOCENTOA cura di Ezio Mesini e Domenico Mirri

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Prezzo: € 30,00

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Dal Maggio 2005 la Facoltà di Ingegneria dell’Università di Bologna ha orga-nizzato 50 Conferenze di Facoltà. Le conferenze sono nate dalla consapevolezzache la dimensione storica degli insegnamenti scientifici delle Facoltà di Ingegne-ria è parte integrante dell’evoluzione della nostra civiltà. Le conferenze hannovisto come relatori sia storici sia filosofi della scienza, sia matematici, fisici, chi-mici e ingegneri. Un numero significativo di queste ha trattato temi relativi allo svi-luppo tecnico-scientifico del XVIII e del XIX secolo: sono queste conferenze, in par-ticolare, che vengono raccolte in questo volume, a sottolineare l’importanza deitemi affrontati in quella che viene comunemente definita “Rivoluzione Industriale”.

Gli Autori – Ezio Mesini è Professore Ordinario all’Università di Bologna nelsettore Idrocarburi e Fluidi del sottosuolo, membro dell’Associazione NazionaleIngegneri Minerari e collaboratore dell’Istituto dell’Enciclopedia Italiana Treccaniper varie voci dell’Enciclopedia degli Idrocarburi.

Domenico Mirri è Professore Ordinario nel settore Misure Elettriche ed Elettro-niche, socio GMEE, responsabile scientifico della Giornata della Misurazione,autore di numerosi testi di Strumentazione elettronica di misura e misure elettriche.

LE AZIENDE INSERZIONISTE DI QUESTO NUMEROAffidabilità & Tecnologie p. 40-41Aviatronik 4a di copBocchi p. 20Cibe p. 26Delta Ohm p. 6DGTS p. 24Eplan p. 36Fae p. 72HBM p. 12-62-68Hexagon Metrology 3a di copIC&M p. 58Instrumentation Devices p. 54-79Keyence p. 1-42

Kistler Italia p. 22-76Labcert p. 4LMS Italiana p. 34-54LTTS p. 10Luchsinger p. 43-48Mitutoyo Italiana p. 2PCB Piezotronics p. 47Physik Instrumente p. 30Renishaw p. 16Rittal p. 46Rupac 2a di cop-308Wika p. 79

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