Name: Simulazione di un processo di assemblaggio in scala con collaborazione di un braccio robotico e monitoraggio attraverso un sistema di visione per il controllo qualità (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-08-29T14:45:00.000+00:00
Duration: 5 min 47 s
Description: Esplora la simulazione di un processo di assemblaggio semi-automatico in scala utilizzando un cobot e un sistema di visione per il controllo qualità. Questo metodo migliora efficienza, precisione e tracciabilità in ambienti industriali.

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<li>Chen, K. S., Li, F. C., Lai, K. K., Lin, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Green+outsourcer+selection+model+based+on+confidence+interval+of+PCI+for+SMT+process%5BTitle%5D)+AND+%22Sustainability%22%5BJournal%5D)">Green outsourcer selection model based on confidence interval of PCI for SMT process.</a> Sustainability. 14, 16667(2022).</li>
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Il rapido progresso dell'automazione nei processi industriali ha portato a una trasformazione significativa dei sistemi di produzione. Questa evoluzione ha migliorato significativamente le aree critiche, tra cui l'efficienza operativa, il risparmio sui costi, la standardizzazione dei processi e l'ottimizzazione della qualità dei prodotti1. In questo contesto, i progressi tecnologici hanno portato all'implementazione di soluzioni più complesse e specializzate, in grado di soddisfare le esigenze di una produzione sempre più agile, precisa eadattabile2.
Uno dei progressi più significativi in questa nuova era industriale è l'incorporazione di robot collaborativi, noti come cobot. Questi dispositivi rappresentano un'evoluzione della robotica industriale tradizionale, in quanto sono progettati per lavorare in modo sicuro ed efficiente a fianco degli operatori umani in ambienti condivisi 3,4,5. La loro natura collaborativa non solo migliora la flessibilità dei processi produttivi, ma aumenta anche i livelli di sicurezza nelle operazioni, poiché sono dotati di sensori avanzati che consentono un'interazione controllata e la consapevolezza ambientale6.
Nell'ambito dell'Industria 5.0, che incoraggia una combinazione armoniosa di automazione intelligente e contributo umano, i cobot stanno diventando strumenti essenziali per far progredire la produzione incentrata sull'uomo7. Piuttosto che sostituire i lavoratori, questi sistemi sono progettati per aumentare le loro competenze gestendo in modo efficiente le attività ripetitive con alta precisione e adattandosi in modo flessibile ai cambiamenti nell'ambiente di produzione8, favorendo così un modello di lavoro più integrato ed efficace.
La loro versatilità ne consente l'applicazione in vari settori, come l'assemblaggio automobilistico, la logistica, la produzione di calzature, i dispositivi medici e altro ancora, dove contribuiscono a migliorare la produttività e la qualità dei processi 9,10. Questa dinamica collaborativa ha ridefinito i sistemi produttivi e presenta nuove sfide in termini di formazione, adeguamento tecnologico e riprogettazione dei processi7.
In questo contesto, questo articolo descrive la progettazione e l'implementazione di una linea di assemblaggio in scala ridotta sviluppata attorno a un set educativo di ingranaggi a vite senza fine. Questo tipo di linea rappresenta una versione ridotta e funzionale di una linea di produzione industriale, concepita a scopo didattico per simulare, in modo controllato, i processi, i flussi e le operazioni tipiche di un ambiente produttivo reale11.
Si tratta di una configurazione fisica e operativa che consente una chiara osservazione delle dinamiche di produzione, il test di tecnologie automatizzate e l'applicazione di metodologie di garanzia della qualità, riducendo al minimo i rischi e i costi associati alla sperimentazione diretta negli impianti industriali. Questo approccio fornisce un prezioso strumento educativo e una piattaforma di convalida preliminare per soluzioni come robot collaborativi e sistemi di visione, supportando il processo decisionale strategico nell'automazione, nel miglioramento continuo e nell'efficienza operativa11.
Un fattore chiave per il successo dell'automazione e dell'integrazione dei cobot è l'implementazione di sistemi di controllo della qualità basati sulla visione. Dotati di telecamere ad alta risoluzione, i sistemi di visione consentono ai robot collaborativi di percepire e interpretare con precisione l'ambiente circostante, fornendo dati visivi dettagliati per il riconoscimento degli oggetti, il rilevamento delle anomalie e la navigazione autonoma12. In alcuni casi, questi sistemi funzionano come soluzioni complete, mentre in altri possono essere personalizzati per funzionare in combinazione.
Una delle applicazioni più importanti di questo tipo di robot collaborativi è il controllo qualità, dove questi sistemi consentono il rilevamento precoce di difetti sulle linee di produzione. Il rilevamento delle anomalie in tempo reale consente la rimozione tempestiva delle parti difettose, evitando così i costi associati a rilavorazioni, sprechi di materiale o reclami dei clienti13. Questa capacità di ispezione continua e non invasiva garantisce una maggiore coerenza nella qualità del prodotto e rafforza la tracciabilità del processo.
L'integrazione sistematica di queste tecnologie consente ai robot collaborativi di percepire, comprendere e reagire efficacemente all'ambiente circostante, migliorando la loro autonomia e le prestazioni operative14.
Studi recenti hanno dimostrato che la combinazione del controllo qualità con telecamere e robot collaborativi non solo riduce gli errori umani, ma migliora anche l'affidabilità del processo, aumentando la precisione nelle attività critiche di assemblaggio e verifica15. Questa sinergia consente livelli più elevati di controllo, adattabilità ed efficienza, essenziali nei moderni ambienti industriali caratterizzati da personalizzazione di massa e produzione su richiesta16.
L'uso di queste tecnologie richiede un approccio globale che includa il monitoraggio continuo dei dati in tempo reale e l'uso di indici di qualità per consentire un processo decisionale informato. Strumenti come l'analisi statistica dei processi forniscono una solida piattaforma per il miglioramento continuo, garantendo che le aziende possano adattarsi ai cambiamenti del mercato e mantenere elevati livelli di competitività a lungo termine16.
L'implementazione di un cobot semiautomatico e di un sistema di visione artificiale su una linea di assemblaggio in scala offre vantaggi significativi rispetto ai metodi tradizionali di controllo qualità, sia manuali che completamente automatizzati. A differenza dell'ispezione manuale, che dipende fortemente dalla percezione, dall'esperienza e dai fattori di condizione fisica dell'operatore che possono portare a errori dovuti alla stanchezza o a condizioni di lavoro prolungate17, questo approccio garantisce una valutazione coerente, obiettiva e precisa eliminando la variabilità umana18.
A differenza dei sistemi di ispezione robotica completamente automatizzati, che sono spesso rigidi e costosi da adattare, i cobot offrono una maggiore flessibilità grazie alle loro capacità di apprendimento per dimostrazione e alla facilità di riprogrammazione19, particolarmente utile in ambienti con elevata variabilità del prodotto. Inoltre, integrando la visione artificiale, il sistema migliora significativamente l'accuratezza dell'ispezione visiva e consente il rilevamento di difetti che potrebbero passare inosservati nelle revisioni manuali10. A differenza delle soluzioni isolate, combina percezione e azione, poiché il cobot risponde in tempo reale alle deviazioni rilevate.
Un'altra differenza fondamentale è l'approccio pedagogico e formativo offerto da questa catena di montaggio in scala: oltre a validare un processo tecnico, aiuta anche a formare gli operatori nelle competenze digitali e industriali, preparando i lavoratori ad affrontare le sfide dell'Industria 5.020,21.
Questo articolo esplora l'integrazione di un processo di assemblaggio automatizzato utilizzando un robot collaborativo UR322, insieme a un sistema di visione CV-X23. Il prodotto assemblato è un modello industriale in scala chiamato KanbUAMito, un "set educativo a vite senza fine" che rappresenta un sistema di trasmissione composto da una vite senza fine e da un ingranaggio a vite senza fine, noto anche come riduttore di velocità, come mostrato nella Figura 1. Questo modello presenta sei diverse configurazioni, descritte in dettaglio nella Tabella 1.
<img alt="Figura 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68888/68888fig1.jpg" data-altupdatedat="1783400419000" data-alt="Figure 1"> 
Figura 1: Componenti del dispositivo Kanbuamito. Diversi i componenti che compongono il prodotto finale da assemblare. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68888/68888fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Prodotto finale</td>
			<td>Verme</td>
			<td>Ingranaggio a vite senza fine</td>
			<td>Scatola (coperchio e base)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CE1</td>
			<td>Grigio</td>
			<td>Rosso</td>
			<td>Rosso</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CE2</td>
			<td>Bianco</td>
			<td>Grigio</td>
			<td>Rosso</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CE3</td>
			<td>Rosso</td>
			<td>Bianco</td>
			<td>Rosso</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CE4</td>
			<td>Rosso</td>
			<td>Grigio</td>
			<td>Rosso</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CE5</td>
			<td>Grigio</td>
			<td>Bianco</td>
			<td>Rosso</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CE6</td>
			<td>Bianco</td>
			<td>Rosso</td>
			<td>Rosso</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabella 1: Possibili combinazioni del prodotto da assemblare. Diverse le combinazioni del prodotto finale, che variano in base ai colori utilizzati nei vari componenti che lo compongono.
Questo studio evidenzia l'impatto di questa integrazione tecnologica sul miglioramento dell'efficienza operativa, sul rilevamento precoce dei difetti e sulla coerenza della qualità del prodotto. Inoltre, analizza le implicazioni strategiche della sua implementazione all'interno del framework dell'Industria 5.0, sottolineando come la collaborazione tra esseri umani, robot collaborativi e sistemi intelligenti possa potenziare lo sviluppo di strategie di miglioramento continuo incentrate sulla flessibilità, la personalizzazione e la sostenibilità dei processi produttivi.

<table><tbody><tr><td>Braccio robotico collaborativo</td><td>Universal Robot&nbsp;</td><td>Modello UR3 (CB-3 UR3)</td><td></td></tr><tr><td>Nastro trasportatore</td><td>Gamalier&nbsp;</td><td></td><td>Un nastro trasportatore di 30 x 150 cm</td></tr><tr><td>Sensore fotoelettrico</td><td>OMRON</td><td>E3F2-DS10B4-N&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Sistema di visione</td><td>Keyence</td><td>CV-X-300&nbsp;</td><td></td></tr></tbody></table>

simulazione di un processo di assemblaggio in scala con collaborazione di un braccio robotico e monitoraggio attraverso un sistema di visione per il controllo qualità

Simulation of a Scaled Assembly Process with Collaboration of a Robotic Arm and Monitoring through a Vision System for Quality Control

Questo documento presenta un protocollo per la simulazione semi-automatica di un modello in scala di un processo di produzione utilizzando un braccio robotico collaborativo. La qualità del prodotto finale viene valutata attraverso un sistema di visione artificiale che ispeziona le caratteristiche critiche dell'assemblaggio.
Uno strumento essenziale per identificare e analizzare i potenziali guasti in un processo produttivo è il Controllo Statistico di Processo (SPC), che si basa sull'applicazi...

Simulazione di un processo di assemblaggio in scala con collaborazione di un braccio robotico e monitoraggio attraverso un sistema di visione per il controllo qualità

This protocol describes the semi-automated simulation of a scaled production line for assembling an educational worm gear set, using a collaborative ...

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