Riprogettazione della scheda elettronica di controllo di un trapano per implantologia dentale

Riprogettazione della scheda elettronica di controllo di un trapano per implantologia dentale

Riprogettazione della scheda elettronica di controllo di un trapano per implantologia dentale

Riprogettazione della scheda elettronica di controllo di un trapano per implantologia dentale

Hi-Tech Implant: come abbiamo migliorato le performance di un apparecchio medicale

CLIENTE:

Importante azienda del settore medicale

L’esigenza

Il nostro cliente produceva il dispositivo utilizzando una scheda di controllo progettata ad hoc molti anni prima. Al momento in cui ci ha contattato il progetto soffriva del fatto che molti componenti della scheda di controllo erano usciti di produzione e, più in particolare, il costruttore del microcontrollore a breve non avrebbe garantito più la produzione del componente. Inoltre l’algoritmo di controllo di coppia del trapano non riusciva ad essere performante su tutto il range di velocità di lavoro della punta (molto ampio da 40 a 40000 RPM).

 

La soluzione

Il progetto si presentava già all’avvio molto sfidante visto che, oltre a quanto già detto, il cliente considerava il prodotto in questione come di punta nella gamma di settore.

Forti delle nostre competenze abbiamo affrontato questo progetto con un approccio conservativo partendo da un’analisi in reverse enginnering sulla scheda esistente. L’obiettivo è stato quello di preservare le parti riutilizzabili del prodotto esistente per minimizzare le modifiche dei processi produttivi, visto che erano completamente sostenuti dal nostro cliente.

Ovviamente è stato necessario cambiare il microcontrollore e la scelta è ricaduta su un PIC Microchip della famiglia 24F dotato di tutte le periferiche necessarie alla gestione del controllo motore, pedaliera, connettività e display grafico in versione con e senza touchscreen.
La particolarità di questo progetto è stata quella di soddisfare la richiesta del cliente di realizzare un’unica scheda che fosse in grado di pilotare sia motori brush che brushless. Nel secondo caso, per soddisfare il requisito di range di velocità da 40 a 40000 RPM e di migliorare il controllo PID esistente è stato necessario scrivere parte del codice in linguaggio Assembler oltre che al linguaggio C utilizzato per il resto del programma.

 

I vantaggi

Tra i vantaggi principali raggiunti con l’introduzione di queste soluzioni sulla scheda Hi-Tech Impant abbiamo: 
  • riduzione dei costi. Oltre il 20% dei costi è stato abbattuto grazie all’utilizzo di componentistica allo stato dell’arte in sostituzione di quella obsoleta.
  • maggiori ergonomia, funzionalità, efficienza e flessibilità del prodotto. L’interfaccia digitale permette una maggiore semplicità di utilizzo per l’operatore
  • migliori prestazioni. Grazie al nuovo algoritmo di controllo PID sulla velocità e coppia dei motori brush e brushless abbiamo reso più fluida la sensazione di utilizzo del trapano da parte dell’operatore eliminando gli scatti della punta presenti nella versione precedente del prodotto.

 

La testimonianza

“L’iniziale fase di reverse engineering ci ha permesso di individuare le criticità del prodotto esistente e le soluzioni da apportare alla nuova versione. Siamo dovuti ricorrere alla nostre competenze di sviluppo firmware in linguaggio macchina per ottenere un driver fluido del motore brushless nell’ampio range di RPM richiesto dal cliente.“

Alessandro Paoli
CEO Kiwibit

La richiesta

  • Riprogettazione della scheda di controllo di un trapano per implantologia dentale

Il nostro contributo

  • Reverse engineering del prodotto esistente
  • Progettazione della scheda elettronica
  • Sviluppo del firmware
  • Prototipazione
  • Marcatura CE

Tecnologie usate

  • OrCAD per la progettazione schema e layout della scheda
  • linguaggi C e assembler per il firmware

Risultati raggiunti

  • riduzione dei costi
  • maggiori ergonomia, funzionalità, efficienza e flessibilità del prodotto
  • migliori prestazioni

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Inclinometro per veicoli: il nostro servizio completo dall’idea al prodotto finito 

CLIENTE:

Importante realtà industriale italiana

L’esigenza

Il nostro cliente ha vinto una commessa per realizzare un nuovo dispositivo da montare sui veicoli del proprio cliente finale con l’obiettivo di monitorare in real time il pitch&roll del veicolo, ovvero l’inclinazione secondo gli assi di riferimento del piano di appoggio (o piano stradale).

La soluzione

Le attività che ci sono state commissionate prevedevano sia la progettazione elettronica della scheda del dispositivo, lo sviluppo del firmware del microcontrollore da noi scelto e del software di test e collaudo del prodotto finale.
I componenti principali della scheda elettronica oltre al microcontrollore sono stati i sensori MEMS, ovvero un accelerometro a 3 assi e un giroscopio che hanno fornito i dati da analizzare per determinare le inclinazioni del veicolo sui due assi. Il feedback visivo per l’utente è stato realizzato con due indicatori a lancetta pilotati dal micro tramite due motori stepper attraverso un canale di comunicazione seriale I2C.
La sfida del progetto è stata quella di sviluppare un algoritmo di BI che elaborasse i dati dei sensori MEMS riuscendo a discriminare le forze intrinseche dovute al moto del veicolo (accelerazioni e decelerazioni oltre alle accelerazioni centrifughe e centripete in curva) da quelle effettivamente imputate per l’inclinazione del veicolo.
Di fondamentale importanza è stata la fase di messa a punto dell’algoritmo nella quale abbiamo fatto una serie di acquisizioni di dati in campo che ci ha permesso di creare un database sufficientemente ampio da storicizzare i falsi positivi per poterli distinguere dalle situazioni in cui le inclinazioni erano reali. La raccolta dei dati è stata necessaria anche per apportare modifiche all’algoritmo come ad esempio la variazione del modulo del vettore di forza misurato dall’accelerometro in condizioni di zeroG (ovvero senza alcuna forza applicata oltre a quella gravitazionale) al variare degli angoli di orientamento del sensore.

I vantaggi

Tra i vantaggi principali raggiunti con lo sviluppo del nuovo dispositivo abbiamo: 
  • affidabilità della misura. Grazie all’algoritmo implementato la misura non risente delle forze in gioco che non concorrono all’inclinazione del veicolo e che invece solitamente alterano la misura degli analoghi indicatori realizzati con sensori analogici.
  • maggiore sicurezza del veicolo. L’introduzione dello strumento ha aumentato la sicurezza delle persone presenti sul veicolo fornendo un allarme ben visibile in caso di superamento delle soglie di sicurezza.

 

La testimonianza

“Progetto sfidante. L’essere riusciti a isolare i valori di inclinazione dalle altre forze agenti sul moto  del veicolo è stata la parte più complessa del lavoro fatto. Di notevole importanza è stata la fase di acquisizione dati in campo dalla quale siamo riusciti ad ottenere un sufficiente numero di informazioni per ottimizzare l’algoritmo di misura”

Alessandro Paoli
CEO Kiwibit

La richiesta

  • Progettazione e realizzazione di nuovo dispositivo automotive per il monitoraggio del pitch&roll

Il nostro contributo

  • Progettazione della scheda elettronica
  • Sviluppo del firmware
  • Prototipazione
  • Marcatura CE
  • Sviluppo della procedura e software di test e collaudo del dispositivo

Tecnologie usate

  • OrCAD per la progettazione schema e layout della scheda
  • linguaggi C e assembler per il firmware
  • C#.NET per il sw desktop di test e collaudo

Risultati raggiunti

  • Affidabilità della misura
  • Maggiore sicurezza del veicolo

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