IT201900006925A1 - Sistema di controllo della qualità di lavorazione di tubi in materiale termoplastico - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

“SISTEMA DI CONTROLLO DELLA QUALITÀ DI LAVORAZIONE DI

TUBI IN MATERIALE TERMOPLASTICO”

La presente invenzione ha per oggetto un sistema di controllo della qualità di lavorazione di tubi in materiale termoplastico.

In particolare, la presente invenzione concerne un sistema di controllo della qualità della lavorazione di tubi in materiale termoplastico sottoposti ad una fase di bicchieratura.

La presente invenzione è inoltre relativa ad un metodo di controllo della qualità di lavorazione di tubi in materiale plastico.

Nella produzione dei tubi in materiale termoplastico destinati alla realizzazione di condotte di adduzione e/o di scarico di fluidi (utilizzate ad esempio in edilizia, nelle reti fognarie, nelle reti di distribuzione di acqua potabile, negli scarichi fognari), le macchine bicchieratrici vengono impiegate per sagomare una porzione di estremità dei tubi nella caratteristica forma “a bicchiere”, che presenta una forma allargata rispetto al diametro normale del tubo (il cosiddetto “bicchiere di innesto”) e serve per connettere in successione l’uno con l’altro i tubi che formano la condotta. Un'estremità non sagomata di un tubo viene inserita nell'estremità sagomata a bicchiere del tubo precedente o successivo nella condotta.

Le macchine bicchieratrici, generalmente di tipo automatico, sono solitamente installate in una linea di estrusione e, in linea, ricevono i tubi, o gli spezzoni di tubo tagliati, da lavorare.

La maggioranza delle macchine bicchieratrici oggi utilizzate realizza il bicchiere con processo di formatura allo stato caldo e, a tale scopo, esse sono dotate di almeno un forno che riscalda l'estremità del tubo portando la parete dell'estremità del tubo da sagomare in uno stato rammollito.

La macchina è inoltre dotata di un apparato di formatura che, tramite apposito stampo, sagoma a bicchiere l'estremità riscaldata del tubo.

Trova diffusa applicazione la sagomatura dell’estremità del tubo mediante uno stampo a mandrino, detto anche tampone. Il mandrino, o tampone, riproduce la forma interna del bicchiere da sagomare. Per formare a bicchiere l’estremità del tubo, il tampone viene inserito dentro il tubo in corrispondenza di tale estremità da sagomare.

Il bicchiere sagomato sullo stampo viene generalmente raffreddato all’interno dello stesso apparato di formatura.

Successivamente, nella cavità anulare del bicchiere viene inserita, anche manualmente, una guarnizione di tenuta atta a sigillare, in uso, il collegamento tra due tubi successivi nella condotta.

Sono anche note e frequentemente impiegate nelle linee di produzione di tubi in PVC-U (comunemente noto come PVC rigido, non orientato), particolari macchine bicchieratrici automatiche che realizzano un bicchiere di estremità già con guarnizione integrata al suo interno.

Tali macchine bicchieratrici realizzano il bicchiere con un sistema che è comunemente noto nella letteratura come "sistema Rieber".

Le suddette operazioni di formatura del bicchiere risultano piuttosto complesse, sia per quanto concerne il riscaldamento del tubo - che per taluni materiali deve portare il tubo all’interno di range di temperatura particolarmente stretti, anche di un solo grado sia in riferimento alla sua deformazione vera e propria nonché, in ultimo, al posizionamento all’interno del bicchiere della relativa guarnizione.

Affinché tutte tali complesse operazioni abbiano esito positivo e forniscano come risultato un prodotto conforme alle aspettative devono pertanto essere gestiti numerosissimi parametri e compiuti altrettanto numerosi controlli.

Talvolta, indipendentemente dal rispetto delle corrette procedure da parte degli operatori, la complessa serie di operazioni, svolte dalla macchina bicchieratrice in modo automatico, non si compie correttamente con il risultato che, seppur con incidenza statisticamente poco rilevante, alcuni tubi risultano non conformi alle specifiche di progetto.

Al fine di limitare rischi connessi alla vendita di tubi bicchierati non conformi è necessario attuare una fase di verifica della qualità dei prodotti e, a tal fine, è normalmente deputato un operatore che in forza di un’esperienza acquisita sia in grado di valutare, per ciascun tubo realizzato, la rispondenza ai requisiti richiesti.

Inutile evidenziare i limiti, in termini di rispetto della qualità, di un mero controllo manuale.

È noto anche, in particolare allo scopo di testare il corretto posizionamento della guarnizione, sottoporre ciascun tubo bicchierato ad un test in pressione in cui mediante l’applicazione di una sorta di tappo a ciascuna rispettiva estremità del tubo, lo stesso è posto in pressione al fine di verificare la tenuta della guarnizione.

Quest’ultima tipologia di controllo, oltre ad essere piuttosto laboriosa (e foriera di un conseguente forte rallentamento di tutto il ciclo produttivo) risulta di difficile automatizzazione in quanto i tubi in uscita dalla macchina bicchieratrice sono di molteplice lunghezza e risulterebbe pertanto di complessa realizzazione un dispositivo in grado di adattarsi, magari anche rapidamente, a tutte le differenti lunghezze di tubo lavorate.

Scopo della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un sistema di controllo della qualità di lavorazione di tubi in materiale termoplastico che sia esente dagli inconvenienti lamentati.

Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire un sistema di controllo della qualità di lavorazione di tubi in materiale termoplastico in grado di valutare efficacemente la qualità dei tubi prodotti di una macchina bicchieratrice e al tempo stesso consenta elevati ritmi di produzione.

Ancora un altro scopo della presente invenzione è quello di fornire un sistema di controllo della qualità di lavorazione di tubi in materiale termoplastico che sia facilmente adattabile al controllo di tubi di differente lunghezza.

Ancora un altro scopo della presente invenzione è quello di fornire un sistema di controllo della qualità di lavorazione di tubi in materiale termoplastico che sia di semplice ed economica realizzazione e di pratico utilizzo.

Questi scopi ed altri ancora, che meglio appariranno nel corso della descrizione che segue, vengono raggiunti, in accordo con la presente invenzione, da un sistema di controllo della qualità di lavorazione di tubi in materiale termoplastico comprendente le caratteristiche tecniche esposte in una o più delle rivendicazioni annesse.

Le caratteristiche tecniche dell’invenzione, secondo i suddetti scopi, sono chiaramente riscontrabili dal contenuto delle rivendicazioni sotto riportate, ed i vantaggi dello stesso risulteranno maggiormente evidenti nella descrizione che segue.

Come già sopra richiamato la presente invenzione è relativa ad un sistema di controllo della qualità di lavorazione di tubi in materiale plastico, e in particolare di quelli dotati di un bicchiere alla propria estremità.

Parametri che possono essere considerati ai fini di una valutazione qualitativa di conformità dei tubi in materiale plastico dotati di bicchiere alla propria estremità sono i seguenti.

- Colorazione: omogenea nel caso di prodotto conforme.

- Morfologia: il prodotto ha una serie di parametri che ne determinano il profilo della parete esterna ed interna (circolarità delle pareti, spessore, dimensione della sede di alloggiamento guarnizione…).

- Guarnizione: può essere presente all’interno del bicchiere e, se presente deve presentare un determinato posizionamento.

- Loghi e marcature: sia a stampa che in bassorilievo possono essere presenti.

- Lavorazioni superficie: possono essere presenti ad esempio come nel tubo corrugato

- Bicchiere: la sua geometria non deve presentare imprecisioni.

Il sistema di controllo della qualità di lavorazione di tubi in materiale termoplastico secondo la presente invenzione comprende una postazione di alloggiamento di almeno uno o più tubi da controllare.

Vantaggiosamente, secondo una preferita ma non esclusiva forma realizzativa dell’invenzione, la postazione di alloggiamento prevede sedi per alloggiare contemporaneamente quattro tubi da controllare.

In funzione del diametro dei tubi da controllare e quindi del loro ingombro, la postazione di alloggiamento è realizzata per alloggiare numeri maggiori o minori di tubi da controllare.

Il sistema di controllo secondo l’invenzione comprende vantaggiosamente un braccio automatico o robotizzato configurato per prelevare i tubi in materiale plastico da una stazione di accumulo e disporli nella citata postazione di alloggiamento per sottoporli al controllo.

Un ulteriore braccio automatico o robotizzato provvede a rimuovere i tubi già controllati per avviarli alle successive fasi di produzione se conformi ai requisiti di qualità oppure provvede al relativo scarto di quei tubi che, a seguito del controllo effettuato, non rispondano ai requisiti di qualità richiesti.

I due bracci automatici o robotizzati sopra decritti possono vantaggiosamente trovare attuazione in un unico braccio automatico o robotizzato in grado di svolgere entrambe le rispettive funzioni.

Il sistema di controllo di qualità secondo l’invenzione comprende, disposta in corrispondenza della citata postazione di alloggiamento dei tubi, una prima telecamera configurata per riprendere immagini di una prima scena frontale raffigurante una prima estremità longitudinale del tubo da controllare.

Vantaggiosamente tale prima estremità longitudinale è quella che presenta il bicchiere e, quando prevista, una relativa guarnizione.

Il sistema di controllo di qualità secondo l’invenzione comprende, anch’essa disposta in corrispondenza della citata postazione di alloggiamento dei tubi, una seconda telecamera configurata per riprendere immagini di una seconda scena laterale raffigurante il tubo nel suo sviluppo longitudinale.

Poiché la citata seconda scena laterale ripresa dalla seconda telecamera non può chiaramente con un’unica ripresa interessare tutta la superficie laterale del tubo, sono previsti mezzi di rotazione del tubo da controllare configurati per far ruotare detto tubo attorno ad un suo asse centrale per far affacciare in successione differenti porzioni della superficie laterale del tubo alla seconda telecamera.

In altre parole, è previsto di ruotare il tubo sottoposto a controllo attorno al proprio asse centrale in modo da consentire alla seconda telecamera di acquisire, mediante due o più riprese (o scansioni) tutta la superficie laterale del tubo.

Varianti realizzative comunque rientranti nel medesimo concetto inventivo prevedono la presenza di un numero superiore di telecamere, distribuite angolarmente rispetto all’asse del tubo in modo da fornire, nel loro insieme una panoramica complessiva della superficie esterna del tubo stesso grazie alla quale non risulta più necessario il ricorso ai citati mezzi di rotazione.

Il sistema di controllo di qualità secondo l’invenzione comprende inoltre un’unità computerizzata di elaborazione configurata per acquisire le immagini della prima e della seconda scena ed analizzarle digitalmente per ricavare da esse informazioni inerenti lo stato del tubo.

In particolare, l’unità computerizzata di elaborazione è configurata per ricavare dalle immagini della prima scena frontale informazioni quali il diametro esterno del tubo in corrispondenza della sua prima estremità (cioè quella dove è stato ricavato il bicchiere), la sua circolarità, la presenza di una guarnizione posta all’interno del tubo.

È senz’altro possibile indagare, da tale prima scena il diametro interno tubo in corrispondenza della sua prima estremità o anche la regolarità del suo spessore o il corretto posizionamento di tale guarnizione.

In particolare, l’unità computerizzata di elaborazione è configurata per ricavare dalle immagini della seconda scena laterale informazioni quali presenza ed estensione di difetti e/o irregolarità sulla superficie laterale del tubo.

Esempi di tali difetti o irregolarità sono senz’altro rappresentati da crepe, fessurazioni, sbiancamenti o macchie non uniformi di colore, loghi riportati in modo errato ecc…

Secondo preferite forme realizzative il sistema di controllo secondo l’invenzione comprende un organo di illuminazione configurato per illuminare almeno una parte interna del tubo da controllare in corrispondenza della sua prima estremità.

Una corretta illuminazione è infatti basilare per una altrettanto efficace acquisizione delle immagini da parte delle telecamere.

Come detto, con riferimento ai tubi in materiale termoplastico dotati di bicchiere, cui la presente invenzione preferibilmente si riferisce, il sistema di controllo della qualità si prefigge di ispezionare proprio la zona del tubo in cui è stato realizzato il bicchiere e, laddove prevista, sia stata inserita la guarnizione.

In alternativa, qualora la prevista guarnizione sia collocata in una fase successiva, è previsto di eseguire un controllo della sede di alloggiamento di tale guarnizione.

Aldilà della possibilità di valutare la conformità della sede di alloggiamento della guarnizione dall’esterno, attraverso cioè le immagini ottenute dalla seconda telecamera laterale, specifiche forme realizzative del sistema prevedono la presenza di una sonda retraibile atta ad essere inserita all’interno del tubo per acquisire immagini della superficie interna del tubo stesso.

In tal modo, seppure con una limitata complicazione del sistema, è possibile ottenere immagini dirette della sede di alloggiamento della guarnizione ed anche eventualmente della guarnizione già inserita, al fine di valutarne il corretto posizionamento anche in senso assiale.

Ai fini della presente trattazione con l’espressione immagine di riferimento si intende non necessariamente un’immagine reale ma anche un insieme di parametri che nel loro insieme definiscano la citata immagine di riferimento.

In altre parole, a titolo esemplificativo con riferimento alla verifica della presenza di crepe o altre irregolarità superficiali, la citata immagine di riferimento potrebbe senz’altro essere costituita da un’immagine reale, campione, acquisita dal sistema da un tubo privo di difetti ma anche, semplicemente, definita dall’imposizione dell’assenza di difformità nette nella colorazione del tubo eventualmente con uno sviluppo in lunghezza/area superiore a determinati valori.

Analogamente, con riferimento ad esempio alla verifica della dimensione della circonferenza definita frontalmente della parete esterna del tubo, la relativa immagine di riferimento può sia essere un’immagine reale di un tubo reale, campione, avente la dimensione desiderata, sia semplicemente un valore di diametro desiderato da confrontare con quello ricavato dal sistema dall’immagine rilevata del tubo che si sta controllando. In altre parole, ancora, l’elaborazione delle immagini acquisite può procedere sia sulla base di un raffronto con immagini reali di riferimento sia attraverso un’analisi digitale dell’immagine che può fornire, ad esempio, informazioni particolarmente precise sulle dimensioni del tubo ma anche sulla presenza di difetti o irregolari superficiali.

In uso, un tubo in materiale plastico è disposto in corrispondenza di una postazione di alloggiamento.

In tale postazione di alloggiamento sono presenti una prima telecamera, orientata in modo da inquadrare frontalmente una prima estremità longitudinale del tubo, vantaggiosamente quella in cui è stato ricavato il bicchiere, ed una seconda telecamera posizionata invece per acquisire immagine della superficie laterale del tubo.

A questo punto la citata unità computerizzata di elaborazione acquisisce le immagini del tubo realizzate dalle citate prima e seconda telecamera e procede ad analizzarle digitalmente.

L’analisi digitale delle citate immagini fornisce, in esito, informazioni relative allo stato del tubo, già sopra descritte, atte alla valutazione della sua qualità di lavorazione.

L’invenzione oltre che ad un sistema come sopra descritto, è anche relativa ad un metodo di controllo della qualità di lavorazione di tubi in materiale termoplastico, e comprende una pluralità di fasi.

Una prima fase è quella di predisporre un sistema di controllo come sopra descritto.

Una ulteriore fase è quella di acquisire immagini di una prima scena frontale di un tubo mediante ripresa di una prima estremità longitudinale del tubo stesso mentre un’altra è quella di acquisire immagini di una seconda scena laterale del tubo mediante ripresa di un suo sviluppo longitudinale.

Le due fasi di acquisire immagini appena descritte sono vantaggiosamente attuate mediante le sopra citate prima e seconda telecamera.

Il metodo di controllo secondo l’invenzione presenta quindi una fase di elaborare le immagini della prima scena frontale per ricavare da esse almeno un’informazione a scelta tra il diametro esterno del tubo in corrispondenza della sua prima estremità, e la presenza di una guarnizione posta all’interno del tubo. Il metodo presenta un’ulteriore fase di elaborare le immagini della seconda scena per ricavare da esse informazioni circa la presenza di difetti e/o irregolarità sulla superficie laterale del tubo.

Entrambe le citate fasi di elaborare le immagini sono attuate mediante l’unità computerizzata di elaborazione sopra descritta.

Il sistema ed il metodo di controllo secondo l’invenzione raggiungono gli scopi prefissi e conseguono importanti vantaggi.

Un primo vantaggio è dato dal fatto che mediante tali sistema e metodo è possibile effettuare un controllo efficace della qualità di produzione dei tubi in materiale termoplastico senza dover ricorrere all’impiego di risorse umane e con ciò superando anche i limiti connessi alla fallibilità di tale tipologia di controllo.

Un altro vantaggio connesso all’invenzione è dato dal fatto che grazie all’utilizzo di telecamere ed al connesso controllo visuale essenzialmente della zona di estremità dove è disposto il bicchiere, è possibile operare su molteplici differenti lunghezze di tubi senza che ciò richieda particolari modifiche al sistema.

Il sistema secondo l’invenzione è inoltre di semplice ed economica realizzazione richiedendo, in una sua forma basica, sostanzialmente la presenza di due telecamere e di una unità computerizzata di elaborazione.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di controllo della qualità di lavorazione di tubi in materiale termoplastico, comprendente: - una postazione di alloggiamento di almeno un tubo da controllare; - una prima telecamera configurata per riprendere immagini di una prima scena frontale raffigurante una prima estremità longitudinale di detto tubo; - almeno una seconda telecamera configurata per riprendere immagini di una seconda scena laterale raffigurante detto tubo nel suo sviluppo longitudinale; - un’unità computerizzata di elaborazione configurata per acquisire dette immagini di dette prima e seconda scena ed analizzarle digitalmente per ricavare da esse informazioni inerenti lo stato di detto tubo.
2. 2. Sistema di controllo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta unità computerizzata di elaborazione è configurata per ricavare da dette immagini di detta prima scena frontale almeno una informazione tra il diametro esterno del tubo in corrispondenza di detta sua prima estremità, la presenza di una guarnizione posta all’interno del tubo.
3. 3. Sistema di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che detta unità computerizzata di elaborazione è configurata per rilevare da dette immagini di detta seconda scena laterale informazioni circa la presenza di difetti e/o irregolarità sulla superficie laterale del tubo.
4. 4. Sistema di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un organo di illuminazione configurato per illuminare almeno una parte interna di detto tubo da controllare in corrispondenza di detta sua prima estremità.
5. 5. Sistema di controllo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di rotazione di detto tubo da controllare configurati per far ruotare detto tubo attorno ad un suo asse centrale per far affacciare in successione differenti porzioni della superficie laterale di detto tubo a detta seconda telecamera.
6. 6. Sistema di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di comprendere un braccio robotizzato configurato almeno per prelevare detto almeno un tubo in materiale plastico da una stazione di accumulo e disporlo in detta postazione di alloggiamento per sottoporlo a controllo.
7. 7. Sistema di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto comprendere una sonda retraibile atta ad essere inserita all’interno del tubo per acquisire immagini della superficie interna del tubo stesso.
8. 8. Metodo di controllo della qualità di lavorazione di tubi in materiale termoplastico, comprendente le fasi di: - predisporre un sistema di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, - acquisire immagini di una prima scena frontale di un tubo mediante ripresa di una prima estremità longitudinale di detto tubo, - acquisire immagini di una seconda scena laterale di detto tubo mediante ripresa di un suo sviluppo longitudinale, - elaborare, mediante detta unità computerizzata, dette immagini di detta prima scena frontale per ricavare da esse almeno una informazione tra il diametro esterno del tubo in corrispondenza di detta sua prima estremità, e la presenza di una guarnizione posta all’interno del tubo, - elaborare, mediante detta unità computerizzata, dette immagini di detta seconda scena per ricavare da esse informazioni circa la presenza di difetti e/o irregolarità sulla superficie laterale del tubo.
9. 9. Metodo di controllo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che dette fasi di elaborare comprendono la fase di analizzare digitalmente dette immagini di dette prima e seconda scena.
10. 10. Metodo di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 8 e 9, caratterizzato dal fatto che dette fasi di elaborare comprendono la fase di confrontare dette immagini di dette prima e seconda scena con corrispondenti immagini di riferimento.