Progettazione e realizzazione di un nuovo dispositivo automotive per il monitoraggio del pitch&roll | Inclinometro

Progettazione e realizzazione di un nuovo dispositivo automotive per il monitoraggio del pitch&roll | Inclinometro

Sviluppo di una nuovo dispositivo elettronico in ambito automotive per il controllo del pitch&roll

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 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

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”

Lisa Morassi

Technical & Operation Manager
Kiwibit

Riprogettazione della scheda di controllo di un trapano per implantologia dentale | Hi-Tech Implant

Riprogettazione della scheda di controllo di un trapano per implantologia dentale | Hi-Tech Implant

Come abbiamo riprogettato la scheda di controllo di un trapano per implantologia dentale migliorandone le performance.

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 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

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.“

Lisa Morassi

Technical & Operations Manager
Kiwibit

Progettazione e realizzazione interfaccia uomo-macchina digitale su macchinario industriale | XT30 dgt concept

Progettazione e realizzazione interfaccia uomo-macchina digitale su macchinario industriale | XT30 dgt concept

Come abbiamo sviluppato l’interfaccia uomo macchina in chiave Industria 4.0 per macchinario industriale nel settore edile.

CLIENTE:

Trimmer

L’esigenza

Trimmer, azienda leader nella progettazione e produzione di macchinari per il trattamento di superfici dal 1979, ci ha chiesto di partecipare al processo di innovazione e restyling in ottica Industria 4.0 di uno dei propri modelli di punta della sua gamma. L’obiettivo era quello di introdurre nuove funzionalità tecnologiche all’avanguardia sulla loro pallinatrice elettromeccanica XT30 dgt. In particolare ci è stato richiesto di progettare e realizzazione la nuova interfaccia uomo-macchina digitale con lo scopo di migliorare il controllo, la precisione e il monitoraggio dei dati raccolti sul macchinario attraverso l’introduzione di nuovi sensori digitali.

La soluzione

In Kiwibit, grazie alle nostre competenze sia di sviluppo software e ingegnerizzazione e industrializzazione del prodotto, abbiamo potuto proporre a Trimmer, azienda dalle alte competenze meccaniche, la possibilità di seguire il processo di innovazione e digitalizzazione della XT30 in modo completo ed efficace.
Dopo una prima fase di analisi benchmark abbiamo individuato il prodotto sul mercato che meglio si adattasse alle esigenze del cliente.
Abbiamo scelto un panel HMI con microprocessore NXP i.MX6 a 582MHz basato su architettura ARM Cortex-A7 dotata di GPIO e periferiche di connettività come Ethernet, Wi-Fi, seriale che ci ha permesso di sviluppare la soluzione nei tempi concordati e avere la predisposizione a rientrare nei parametri dell’Industria 4.0.
Il prodotto, dotato di un housing compatto ed IP65 sulla superficie frontale, ha dato modo al cliente di minimizzare la procedura di montaggio dell’HMI sul macchinario permettendo di adottare una filosofia “plug and play”.

Per quanto riguarda le scelte dell’architettura software, abbiamo optato per una tecnologia Open Source con sistema operativo basato su Linux Embedded, il packet manager Yocto che, grazie alla sua struttura a layers, ci ha permesso di essere flessibili e reattivi verso le esigenze del cliente. Abbiamo infatti potuto generare l’immagine a partire dalla nostra configurazione, una serie di Meta data (o reciepe) presenti nel repository centrale e dal repository del costruttore dell’hardware.
Per quanto riguarda gli strumenti di sviluppo abbiamo optato per le librerie QT (versione 5). Il motivo principale è la capacità di ottimizzazione delle risorse utilizzate dal software che si riesce ad ottenere con questo strumento, oltre alla grande flessibilità dei componenti grafici che ci hanno permesso di creare una GUI moderna, intuitiva e con una grafica accattivante.

I vantaggi

Tra i vantaggi principali raggiunti con l’introduzione di queste soluzioni sulla pallinatrice XT30 dgt abbiamo: 
  • riduzione dei costi. Oltre il 30% dei costi è stato abbattuto grazie all’introduzione dell’interfaccia uomo-macchina e alla scelta di un hardware competitivo
  • maggiori ergonomia, funzionalità, efficienza e flessibilità del prodotto. L’interfaccia digitale permette una maggiore semplicità di utilizzo per l’operatore
  • maggiori informazioni e incremento della produttività. Grazie alla digitalizzazione dell’interfaccia l’operatore riesce a gestire un numero maggiore di informazioni che garantiscono un aumento della produttività 

 

La richiesta

  • Progettazione e realizzazione interfaccia uomo-macchina digitale su macchinario industriale 

Il nostro contributo

  • Analisi sul mercato del panel computer più idoneo alle esigenze
  • Sviluppo dell’applicazione embadded
  • Supporto nella messa a punto 

Tecnologie usate

  • ARM Cortex-A7 based HMI con micro i.MX6 
  • SO Linux Embedded con Yocto packet manager
  • librerie QT5
  • linguaggio di programmazione C++

Risultati raggiunti

  • riduzione dei costi. 
  • maggiori ergonomia, funzionalità, efficienza e flessibilità del prodotto. 
  • maggiori informazioni e incremento della produttività.

La testimonianza

“Progetto al quale teniamo molto perché esempio di come anche la PMI italiana può implementare il paradigma dell’Industria 4.0 in modo concreto. Un cliente attento alle tematiche di innovazione che porta avanti lo sviluppo tecnologico dei propri prodotti per essere competitivo sul mercato nazionale e aprirsi a nuovi mercati internazionali”

Alessandro Paoli

Business Development Manager
Kiwibit