Prove d’urto per telefoni cellulari

Author(s):
G. Boretto - GEAS

Industry:
Consumer Goods

Products:
NI-Motion, Multifunction DAQ, LabVIEW

The Challenge:
Realizzare un sistema in grado di simulare l’impatto con il suolo dei telefoni cellulari.

The Solution:
La necessità di disporre di un sistema in grado di acquisire dati provenienti da sensori unita alla necessità di gestire attuatori elettrici ha indirizzato i progettisti della GEAS verso una soluzione integrata PC based con ambiente di sviluppo NI LabVIEW.

Breve riassunto
Il progetto nasce dalla specifica richiesta di avere un sistema in grado di simulare l’impatto con il suolo dei cellulari utilizzando il principio del pendolo. A differenza del classico sistema a caduta libera questo permette di determinare a priori l’angolo , e di conseguenza la superficie (spigoli, display, tastiera ecc..), d’impatto.

Articolo
Il sistema è composto da 3 elementi principali che sono:

Pendolo
Modulo di gestione della movimentazione del pendolo
Modulo di controllo

Il pendolo è costituito da una struttura in elettrosaldato con un braccio di lunghezza di circa un metro e con una piastra di battente di peso massimo intorno ai 10 chilogrammi.
Tale struttura è appoggiata su un tavolo metallico che è reso solidale al piano di cemento tramite tasselli.
Il modulo di gestione della movimentazione del pendolo è composto da: un motore, un riduttore, un freno, una frizione, un deceleratore regolabile ed un encoder assoluto, tutti disposti sull’albero del braccio del pendolo.Il motore elettrico ha il compito di fornire la potenza necessaria per portare in posizione il braccio. Poiché la dimensione di un motore aumenta all’aumentare della potenza/coppia richiesta, si utilizza un riduttore che, a fronte di una diminuizione della velocità di rotazione in uscita, consente di avere un aumento della coppia disponibile per la movimentazione del braccio. La frizione viene utilizzata per accoppiare/disaccoppiare l’albero motore dall’albero del braccio del pendolo. Il freno ha due funzioni fondamentali: la prima è quella di tenere fermo in posizione il braccio del pendolo , la seconda è quella di dissipare l’energia accumulata dopo che l’impatto è avvenuto tra la piastra ed il cellulare in prova. Per ulteriore sicurezza si utilizza un deceleratore che ha il compito di frenare ulterioremente il pendolo. L’encoder assoluto serve a sapere, istante per istante, l’angolo presente tra la verticale (assunta come posizione di riposo) e il braccio del pendolo.
Il modulo di controllo è costituito da un personal computer, una scheda di acquisizione dati, una scheda motion control e da un azionamento per il motore elettrico.
L’esecuzione della prova avviene nel seguente modo:
L’operatore, una volta fissato il telefono da testare, imposta l’angolo di partenza e abilita il sistema allo start della prova tramite il programma residente sul personal computer. Il sistema, dopo aver verificato lo stato del circuito di sicurezza, inizia la salita del braccio fino a raggiungere l’angolo desiderato. A questo punto viene attivata la frizione ed il pendolo inizia la sua caduta libera fino al raggiungimento del punto di contatto con il telefono. Quando il pendolo arriva a 0° il sistema in automatico calcola la velocità tangenziale della piastra. Una volta superato il punto di contatto con il telefono viene azionato il freno per riportare il pendolo in condizioni di riposo con la minore escursione possibile e nel minor tempo possibile.
Il software è stato sviluppato con NI LabVIEW ed è in grado di gestire le seguenti funzionalità:
Impostazione parametri
Visualizzazione diagrammi (angolo/velocità, tempo/angolo)
Scrittura su file di un report in formato testo.

Il sistema descritto ha permesso di ottenere notevoli miglioramenti in termini di:
precisione e ripetibilità delle misure
facilità di esecuzione di verifiche metrologiche

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