it-ITen-US
You are here : La nostra tecnologia  >  Struttura delle macchine
Struttura delle macchine

Le macchine per l'ispezione a raggi X utilizzano un PC per gestire l'acquisizione delle immagini e tutte le altre funzioni del sistema. In figura è presentato un layout generale dell'unità di ispezione, in cui sono evidenziate le principali interazioni tra gli elementi base del sistema. In particolare, il PC ed il PLC virtuale svolgono tutte le fasi di elaborazione dell'immagine e controllo nonché di collegamento con gli altri elementi dell'unità d'ispezione.

L'interfaccia utente (User interface) permette di modificare i parametri per l'elaborazione di un prodotto o di cambiare lo stato della macchina. Salvo i casi straordinari (es. riparazione), l'intervento dell'utente sulla macchina è limitato all'interfaccia utente.

Il PLC virtuale (Virtual PLC) informa l'utente di eventuali allarmi o anomalie nella linea d'ispezione. L'Interfaccia utente ed il PLC virtuale comunicano fra loro il tipo di prodotto da ispezionare per adattare lo stato della linea al prodotto stesso. Per quanto riguarda tempistiche, velocità dei motori, azione di scarto, etc. (I/O Management) e lo stato dell'interfaccia stessa (in funzione, in manuale, in automatico), sono previsti altri segnali utili per la calibrazione del sensore (X-Ray Detection). Il segnale che permette di gestire lo scarto del prodotto contaminato (Rejection Management) è gestito dal PC.

Il processo per la formazione dei raggi X nasce quando un segnale è mandato dal PC al generatore di raggi X. Questo segnale dovrà contenere le informazioni necessarie per impostare la potenza e la frequenza dei raggi X.

Una volta che l'informazione arriva al generatore di raggi X il segnale sarà nuovamente amplificato e il suo output viene trasmesso al tubo tramite un apposito cavo ad alta tensione.

Quando il segnale colpisce il target (Anodo) all'interno del tubo, sono emessi i raggi X.

Il fascio di raggi X emesso dal tubo è ricevuto e processato da un sensore. Questo strumento è composto da elementi sensibili chiamati CCD (Charged Couplet Device) che hanno il compito di trasformare i raggi X in segnale analogico.

Questo segnale viene poi trasmesso ad un convertitore Analogico/Digitale (ADC). Il compito del convertitore è quello di trasformare il segnale analogico ricevuto in un valore digitale (numero) che corrisponde ad un livello di grigio nell'immagine finale.

Come già precedentemente trattato, se il fascio di raggi X attraversa un prodotto contenente un contaminante, una quantità notevole di raggi viene assorbita facendo diminuire notevolmente la quantità di raggi che colpisce il sensore.

Generalmente, l'ispezione a raggi X di un corpo tramite la proiezione di un fascio sui pixel di un sensore si pone l'obiettivo di trovare parti del corpo con densità diversa da quella media. La parte in questione è generalmente riconosciuta come contaminante.

Le zone molto chiare dell'immagine (passaggio da prodotto a zone esterne al prodotto stesso) sono generalmente poco omogenee (variazioni chiaro/scuro anomale), e tali disomogeneità potrebbero condurre ad una errata individuazione di contaminanti.

I parametri generali di elaborazione sono utilizzati per definire alcune caratteristiche comuni dei possibili contaminanti; tali caratteristiche sono utilizzate dai differenti metodi di elaborazione per ottimizzare i risultati dell'elaborazione stessa.

I metodi più diffusi sono i seguenti:

  1. I metodi di elaborazione (algoritmi) basati sull'analisi del valore fotometrico dei singoli pixel dell'immagine permettono, generalmente, l'individuazione di contaminanti di dimensioni medio-grandi o molto contrastati (metallo).

    E' importante notare che, una volta definito il livello di soglia, tutti i pixel che saranno colpiti con un fascio di raggi X con valore inferiore quello della soglia stessa vengono considerati come pixel anomali.

  2. I metodi di elaborazione (algoritmi) basati sull'analisi del contrasto fotometrico dei singoli pixel dell'immagine permettono, generalmente, l'individuazione di contaminanti di dimensioni medio-piccoli con valori del contrasto abbastanza elevati.

    Tutti i gruppi di pixel anomali con valore del contrasto superiore al valore del parametro impostato vengono quindi considerati come contaminanti.

  3. Il metodo di elaborazione (algoritmi) basati sull' analisi del gradiente fotometrico dei pixel dell'immagine permette, generalmente, l'individuazione di contaminanti abbastanza contrastati rispetto all'immagine, indipendentemente dalle dimensioni dei contaminanti stessi.

    Inoltre, il metodo del gradiente consente anche di individuare contaminanti poco contrastati, purché caratterizzati da superfici spigolose o con piani di frattura tra loro perpendicolari (vedi figura sottostante).

    In figura sono indicati i passi principali del metodo del gradiente: partendo dall'immagine relativa ad un certo prodotto, per ciascun pixel viene determinato il valore del gradiente fotometrico, e tutti i pixel con gradiente superiore al valore del parametro che vengono considerati come pixel anomali. I pixel anomali così individuati vengono utilizzati per costruire gruppi di pixel anomali, e tutti i gruppi anomali così definiti con specifiche caratteristiche fotometriche e morfologiche vengono considerati come contaminanti.

  4. L'analisi del valore del contrasto dei gruppi scuri è un algoritmo molto potente, capace di individuare una vasta famiglia di contaminanti di dimensioni medie e piccole, anche poco contrastati.

    Partendo dai singoli pixel scuri individuati, il sistema costruisce in modo automatico i gruppi scuri di cui i pixel stessi fanno parte, sulla base di un certo numero di regole fotometriche e geometriche, come indicato in figura. Per ciascun gruppo scuro viene quindi determinato il valore del contrasto fotometrico rispetto alle zone adiacenti dell'immagine e tutti i gruppi con valore del contrasto superiore al valore del parametro che vengono considerati come contaminanti.

Caratteristiche del prodotto ispezionato

I risultati della rilevazione dei contaminanti dipende dalle seguenti caratteristiche dei prodotti: spessore, omogeneità e densità.

Variazione dello spessore:
A parità di omogeneità e densità, un prodotto spesso è più difficile da esaminare di un prodotto sottile; ciò accade perché i raggi X che giungono alla parte sensibile del sistema per la rilevazione (vedi paragrafo precedente) sono sicuramente superiori se hanno attraversato un corpo sottile. Infatti nel caso in cui il raggi attraversino un corpo più spesso parecchia energia sarà assorbita durante il tragitto.

  • Formaggio spesso - Formaggio sottile

Variazione di omogeneità:
A parità di spessore e densità, un prodotto omogeneo è più facile da esaminare di uno non omogeneo, perché la prima immagine è meno "disturbata" della seconda. Infatti ci sono punti in cui il cambiamento di omogeneità potrebbe ingannare il sistema, facendo interpretare questo salto come contaminante.

  • Hamburger - Bacon

Variazione di densità:
A parità di spessore e omogeneità, un prodotto con più alta densità è molto più difficile da esaminare rispetto a uno meno denso in quanto il primo crea un'immagine più scura della seconda, quindi più complicata da elaborare; ciò accade perché l'energia dei raggi X, che risulta su un sensore dopo aver attraversato un prodotto con più alta densità, è minore dell'energia dei raggi X che risulta un sensore dopo aver attraversato un prodotto a bassa densità.

  • Formaggio con alta densità - Formaggio con bassa densità

Comunicazione in linea

I sistemi per l'ispezione hanno il vantaggio di essere perfettamente compatibili e comunicanti la linea di produzione; installare un sistema a raggi X non vuol dire rivoluzionare il proprio processo, ma semplicemente inserire come fase finale un controllo sulla qualità.

Comunicazione Remota

Nuove tecnologie permettono di monitorare i dati provenienti dal sistema di ispezione, o da più sistemi interconnessi, su una unica postazione remota di raccolta:

  • stato del sistema
  • eventuali segnali di allarme
  • statistiche di produzione

Non è possibile modificare lo stato del sistema.
Inoltre grazie al tool per il controllo remoto, un utente esperto può acquisire il controllo del sistema senza recarsi in loco.