Smart sensor: la top10 dei più scelti dalle aziende

Con smart sensor si intende una tipologia di dispositivo che non si limita a rilevare gli input ricevuti dall’ambiente fisico circostante, intesi come variabili di processo misurate (grandezze elettriche, fisiche o chimiche), ma è anche in grado di elaborarli e di eseguire differenti funzioni predefinite, immagazzinando i dati e restituendo un output più strutturato, che viene trasmesso all’esterno verso un PLC, un’unità di controllo, un cloud.

Se, dunque, con i sensori tradizionali, l’intelligenza e la configurazione di una macchina passavano necessariamente attraverso il PLC o un controllore elettronico centrale che acquisiva ed elaborava i dati da questi dispositivi, oggi, grazie agli smart sensor, parte dell’intelligenza viene collocata a bordo dei sensori, in prossimità del processo da controllare, consentendo di elaborare localmente i dati grezzi. Nella logica di controllo, questa tecnologia determina un indiscutibile vantaggio, rendendo più veloce, più snello e più efficace l’anello di controllo su cui si basa il funzionamento della macchina stessa.

In questa accezione, gli smart sensor diventano protagonisti dell’IoT recando valore dal livello più basso del campo, con effetti dirompenti sui concetti di automazione, monitoraggio e pianificazione dei processi e ricadute importanti in termini di produttività ed efficienza

Smart sensor a quattro dimensioni

Oltre a migliaia di sensori più standard, SICK sviluppa decine di tipologie di sensori smart che, grazie ad una sensibilità avanzata, sono in grado di fornire risultati di misurazione e rilevamento affidabili che incrementano la disponibilità dell’impianto.

Gli smart sensor rilevano automaticamente le anomalie durante il funzionamento e reagiscono attivamente. Inoltre, facilitano l’installazione durante il montaggio, attraverso il monitoraggio dei loro parametri di funzionamento.

Sono in grado di funzionare con diverse modalità operative, potendo lavorare a diverse distanze, adattarsi in maniera automatica all’applicazione da svolgere, riconoscere un colore oppure lavorare con colori affini, essere configurati in maniera personalizzata.

Oltre alla sensibilità avanzata, a seconda delle esigenze dei diversi ambiti in cui trovano applicazione, gli smart sensor di SICK offrono altre tre dimensioni tecnologiche fondamentali: una comunicazione efficiente tramite l’interfaccia IO-Link integrata che garantisce digitalizzazione e trasparenza fino al livello più basso del campo; funzioni diagnostiche intelligenti finalizzate alla riduzione dei tempi di fermo macchina, maggiore disponibilità impianto grazie a risultati di rilevamento affidabili; Smart Tasks per l’elaborazione dei dati e la trasmissione rapida delle informazioni sul processo effettivamente necessarie.

Il tutto in modo mirato per il task specifico da svolgere nell’impianto, la riduzione di tempo nell'analisi dei dati nell’unità di controllo, la velocizzazione dei processi della macchina e l’eliminazione della necessità di hardware aggiuntivo ad alto costo, con conseguenti risparmi.

Questa complessità, insita nel dispositivo smart, facilita l’implementazione e la configurazione complessiva della macchina e si traduce in valore aggiunto per una gestione ottimizzata degli impianti.

I 10 smart sensor più scelti dalle aziende

Rappresentando l’elemento chiave per ottimizzare le performance e la sicurezza degli impianti, nei più disparati settori, gli smart sensor rientrano a pieno titolo tra le tecnologie di punta dell’industria 4.0. Insieme alle altre tecnologie digitali e interconnesse, questi dispositivi stanno traghettando le aziende nel futuro.

Tra l’ampia gamma di sensori SICK, volendo stilare la classifica dei 10 smart sensor più scelti dalle aziende tra le tipologie più utilizzate nei sistemi di produzione intelligente specializzati, ovvero tra quelli per il rilevamento, la misura della distanza e della sicurezza, i sensori con tecnologia LiDAR (Light Detection and Ranging) e quelli per il monitoraggio dei parametri di processo più rilevanti nel campo industriale, l’elenco comprende i seguenti dispositivi:

1. W4 next generation;

2. W12 next generation;

3. Condition Monitoring MPB10 (Multi Physics Box);

4. DT80;

5. safeVisionary2;

6. outdoorScan3;

7. Lidar 3D multiScan 100;

Ai primi sette elencati, si aggiunge Monitoring Box, un ecosistema caratterizzato da tre componenti principali:

8. Sensori di flusso FTMg per la misura di portata, pressione, temperatura, velocità, energia nei sistemi ad aria compressa;

9. Smart Service Gateway (SSG);

10. piattaforma IIoT.

Sensori di rilevamento

Tra i sensori di rilevamento, tre sono i dispositivi più scelti: W4 e W12 next generation e il sensore MPB10.

I primi due, W4 e W12 next generation, sono sensori fotoelettrici di ultima generazione. Molto simili tra loro, si distinguono per la capacità del sensore W12 di consentire un rilevamento preciso di oggetti molto piccoli su distanze maggiori (fino a 1.200 mm); entrambi comunicano tramite IO-Link e sono caratterizzati da funzioni di monitoraggio e diagnostica innovative, che consentono un controllo di processo ad alte prestazioni, aumentando così la produttività della macchina. Questi smart sensor sono, inoltre, dotati di una sensibilità avanzata che consente versatilità di impiego grazie a numerose funzioni di adattamento, come la soppressione di sfondo o di primo piano che assicurano un rilevamento particolarmente affidabile di oggetti trasparenti o molto scuri e rendono questi sensori immuni ai disturbi.

In ambito meccanico, il sensore per il Condition Monitoring MPB10 (Multi Physics Box) monitora simultaneamente vibrazioni, urti e temperature su azionamenti, motori, pompe, sistemi di trasporto e altri componenti critici. Dal momento che il guasto di azionamenti, motori, pompe e ventole è generalmente preceduto dal presentarsi di vibrazioni anomale e variazioni di temperatura, il sensore Multi Physics Box consente di rilevare, in anticipo e in autonomia, i cambiamenti di stato e di evitare in modo mirato potenziali guasti e fermi di macchine e processi.

Sensori di distanza

Il nuovo sensore di distanza DT80, specifico per portate fino a 80 metri, si distingue per l'elevata precisione e risoluzione e per la possibilità di configurazione sia tramite il display del sensore, basato su una interfaccia grafica intuitiva, che da remoto grazie all’interfaccia IO-Link che consente anche il trasferimento e lo scambio di dati tra sensori, attuatori e sistemi di controllo. In questo modo è possibile calibrare facilmente le velocità di misura e altri parametri che possono essere utilizzati direttamente in applicazioni IT e cloud, ad esempio, per operazioni di condition monitoring. Può inoltre implementare dei filtri intelligenti grazie ai quali è in grado di lavorare in più aree di applicazione, fisse e mobili, quali la produzione di acciaio e metalli, la produzione di veicoli, di macchine mobili, di strutture portuali e il settore dei beni di consumo.

Sensori di sicurezza

Pur dotati delle stesse caratteristiche dei principali sensori di sicurezza SICK in termini di configurabilità, accessibilità e diagnostica, safeVisionary2 e outdoorScan3 offrono una nuova dimensione nella tecnica di sicurezza.

safeVisionary2 è infatti l’unica camera compatta di visione 3D-Time-of-Flight, con certificazione di sicurezza PLc, ad oggi presente sul mercato in grado di garantire un rilevamento ambiente tridimensionale sicuro, capace di aumentare la sicurezza e l’efficienza di macchine e impianti.

Il laser scanner di sicurezza outdoorScan3 garantisce la protezione delle persone in numerose applicazioni mobili e fisse in ambienti esterni. Grazie ad algoritmi intelligenti e alla tecnologia di scansione outdoor safeHDDM®, questo sensore raggiunge produttività elevata anche in condizioni atmosferiche sfavorevoli. Analogamente al sensore safeVisionary2, coniuga al suo interno entrambe le funzionalità di sicurezza e misura.

Sensori LiDAR

Il sensore Lidar 3D multiScan 100 è caratterizzato da diverse smart task, come la 3D Object Detection, mediante la quale è possibile riconoscere la presenza di un oggetto all’interno di un volume specifico tramite l’analisi della nuvola di punti 3D nel suo campo di scansione.

Grazie al suo concetto modulare, il multiScan100 può essere configurato a piacere. Infatti, in questo sensore 3D LiDAR di SICK, è possibile adattare hardware e software alle relative condizioni specifiche dell’applicazione, attivando con il configuratore online anche funzioni digitali supplementari, quali, ad esempio, funzioni di filtro, funzione multi-eco o rilevamento di riflettori, per aumentare la prestazione dei sensori.

Sensori di processo

Nella categoria dei sensori di processo, tra le soluzioni più vendute c’è Monitoring Box che offre, oltre al Condition Monitoring, la possibilità di analizzare i dati su stato e applicazioni. La sua combinazione di dati cronologici e in tempo reale consente di avere una visione trasparente dei superamenti di valori limite e delle variazioni di stato. Dai dati analizzati si creano diagnostica, statistiche e prognosi, che consentono una manutenzione predittiva e conforme alle esigenze.

Si tratta di un servizio digitale scalabile per il monitoraggio dei dati di servizio e di processo che supporta un ecosistema costituito da tre componenti principali:

1. sensori di portata e temperatura FTMg, per il monitoraggio in modo continuo del consumo di aria compressa, tramite il quale è possibile ridurre i costi, ottimizzando l’efficienza della produzione e riducendo lo sforzo di manutenzione;

2. Smart Service Gateway, per il prelevamento dei dati e il loro trasferimento e salvataggio tramite soluzione SICK cloud oppure on-premise. I dati su dispositivi e applicazioni predefiniti vengono rilevati in modo sicuro e archiviati. Pertanto, oltre a valori in tempo reale, sono disponibili informazioni storiche, per esempio in forma di dati grezzi, andamenti o valori aggregati;

3. piattaforma IIoT, con backend per elaborare e memorizzare dati a cui si aggiunge anche un frontend per la visualizzazione dei dati, nel quale vengono rappresentati chiaramente stato del dispositivo e dati di funzionamento in forma di widget. Il sistema consente di identificare rapidamente anomalie o scostamenti e rende disponibili, per ogni macchina o produzione/sede, parametri appena calcolati per la valutazione della prestazione.

In pratica, Monitoring Box punta su un’architettura Microservice. Aggregazione, analisi e memorizzazione dei dati vengono effettuati nel backend, nel cloud SICK o su una macchina virtuale ovvero un PC industriale dell’utente, mentre la visualizzazione dei dati avviene nel frontend (browser). Da diagnostica, statistiche e previsioni, create con il Digital Service, è possibile desumere raccomandazioni operative orientate agli eventi per la manutenzione di dispositivi e impianti. Ciò consente a sua volta di eseguire ispezioni, riparazioni e manutenzioni in modo rapido e conforme alle necessità e di pianificare in modo affidabile gli interventi dell’assistenza.

Sebbene i sensori per la produzione intelligente possano variare da un settore all’altro in termini di dimensioni, tecnologia, utilizzo e costo, le informazioni che forniscono in tempo reale sono di fondamentale importanza per il processo di produzione. Abilitando la trasparenza attraverso stato, disponibilità e potenza di dispositivi e macchine, gli smart sensor di SICK ricoprono un ruolo fondamentale nella transizione dalla produzione tradizionale alla produzione intelligente, grazie a soluzioni complete con un concetto uniforme di Industry 4.0.