Scopriamo come visione e intelligenza artificiale permettono di ottimizzare le lavorazioni laser

Sebbene alcuni considerino l’intelligenza artificiale come “roba da film di fantascienza”, moltissime aziende già la usano per ottimizzare la propria produzione, specie se si tratta di lavorazioni laser.

L’Istituto Fraunhofer per la Tecnologia Laser (ILT) di Aquisgrana, in Germania, lavora sull’intelligenza artificiale (AI) da diversi anni. Per sviluppare processi molto complessi, l’istituto ha creato un proprio laboratorio di AI (Artificial Intelligence). Qui, gli utenti fanno ricerca sui propri dati utilizzando moduli preparati: non solo possono testare metodi consolidati di machine learning, ma anche praticare il deep learning con reti neurali profonde. Questi utenti ricevono quindi una spiegazione dei risultati, che è resa comprensibile anche ai profani dell’intelligenza artificiale e quindi li aiuta a prendere decisioni ben informate per le loro applicazioni.

Nel laboratorio di intelligenza artificiale, gli utenti imparano a prevedere in modo affidabile come si comportano i sistemi di produzione al fine di pianificare meglio la loro manutenzione e assistenza. Tali sistemi di intelligenza artificiale realizzano il sogno della “manutenzione predittiva” in varie applicazioni di produzione, riducendo i tempi di fermo e rilevando gli errori in anticipo molto prima che questi problemi superino l’intervallo di tolleranza. Questa previsione affidabile aiuta a creare sistemi di produzione che si avvicinano sempre di più all’ideale di una produzione assolutamente priva di errori. Le prime applicazioni di intelligenza artificiale nella saldatura laser per l’ingegneria automobilistica o nelle micro-lavorazioni laser per la tecnologia delle batterie hanno dimostrato che questa non è fantascienza. In combinazione con i sistemi di monitoraggio basati su immagini, è già possibile analizzare i cordoni di saldatura in tempo reale e classificare in modo affidabile la loro qualità con algoritmi adattati.

L’esperienza di aziende leader del settore come l’italiana Evlaser mostra che la corretta implementazione delle tecnologie di visione ed intelligenza artificiale in ambienti industriali migliora la qualità del prodotto e il controllo dei processi, aumenta la produttività e consente di risparmiare sui costi. I settori automobilistico, alimentare e delle bevande, dei semiconduttori e dell’elettronica sono solo alcuni esempi di ambienti di produzione che oggi fanno molto affidamento sui sistemi di visione artificiale in combinazione con intelligenza artificiale e lavorazioni laser.

Nel mondo in rapida crescita dei sistemi laser, durante i processi di produzione vengono generate, acquisite e mantenute grandi quantità di dati. Esiste un’esigenza critica di analizzare e prendere decisioni strategiche basate sui dati storici e di aggiornare i dati esistenti per supportare le nuove esigenze produttive. La tendenza dell’Industria 4.0 propone una visione della fabbrica del futuro basata sull’automazione e sullo scambio di dati che cambierà il modo in cui vengono ottimizzati i processi laser. I processi basati sul laser devono diventare più intelligenti per ottenere la massima efficienza e potenza. La visualizzazione dei dati deve combinarsi con l’operatore umano per fornire un accesso e una reazione rapida durante l’elaborazione e una comprensione altrettanto veloce dei problemi quando si tratta di dati eterogenei e multiparametrici. Con questo obiettivo in mente, il machine learning e l’intelligenza artificiale svolgono un ruolo molto importante in combinazione con le tecniche di visione artificiale.

Gli scienziati dell’Istituto Fraunhofer stanno studiando gli algoritmi di apprendimento automatico e confrontando il modo in cui gli errori possono essere rilevati quando i laser vengono utilizzati nella lavorazione dei materiali. Secondo questi esperti la sfida per gli algoritmi è l’elevata velocità dell’elaborazione laser. Per questo motivo, gli algoritmi devono essere eseguiti su hardware potenti e per implementare tali sistemi è necessario molto tempo.

Nella lavorazione laser, la tecnologia di misurazione ottica, insieme a telecamere industriali e algoritmi software, consente il posizionamento e la rotazione del laser rispetto al pezzo da lavorare con precisione micrometrica. Di conseguenza, è necessario solo un semplice meccanismo per posizionare le parti nel campo del raggio laser. L’unità di visione artificiale offre anche un’ispezione ottica della qualità delle parti. Le dimensioni geometriche, il colore, la struttura, le caratteristiche della superficie e l’aspetto generale possono essere ispezionati in un’analisi della varianza diretta. Combinando la tecnologia laser con la visione artificiale, si sta aprendo la strada all’Industria 4.0, la base per sistemi di produzione altamente flessibili che possono essere configurati interamente da software e possono essere gestiti in modo più efficiente in termini di tempo e costi, garantendo alle nostre aziende anche una migliore qualità della produzione.

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