PAD Mobile: controllo del funzionamento di macchine comprimitrici sul palmo di una mano

Author(s):
S. Nosella - SOFTWARE ENGINEERING

Industry:
Machines/Mechanics, Life Science

Products:
PDA Module, CompactDAQ

The Challenge:
Attorno ad un palmare, Software Engineering ha realizzato una serie di applicativi e più famiglie di prodotti portatili low cost dedicati alle più variegate funzionalità che vanno : dalla emulazione dei classici strumenti da laboratorio , al datalogging di segnali, al condizionamento isolato per diverse tipologie di segnali/sensori, dalla diagnostica/assistenza in campo, all’ interfacciamento anche con dispositivi seriali di I/O digitali dalla comunicazione con dispositivi CAN bus, alla connessione integrata Wi-Fi. La trattazione che segue, ha come oggetto un sistema portatile e leggero con relativo applicativo software denominato PAD Mobile. Esso è specificatamente adibito al rilievo e all’analisi delle forze impresse dalle macchine comprimitrici (vedi Figura 1), usate nella produzione di compresse presso i laboratori galenici e di tecnica farmaceutica

The Solution:
PAD Mobile è un esempio di ciò che si può fare con un palmare che pesa meno di 200 grammi in abbinamento e utilizzo di una scheda di acquisizione National Instruments leggermente più grande di un francobollo (vedi Figura 2). PAD Mobile risponde alla esigenza di disporre di uno strumento datalogger e di visualizzazione, facile, trasportabile dovunque e sempre pronto all’uso, in grado di sorvegliare le forze in gioco in qualsiasi fase del processo produttivo.

PAD Mobile è un acquisitore di segnali in continua con 4 canali di ingresso analogico e una frequenza di campionamento di 1KS/s.
Come premesso, PAD Mobile si basa su una particolarissima piattaforma hardware costituita nella configurazione standard da:
N°1 Palmare dotato di interfaccia Wi-Fi;
N°1 Scheda di Acquisizione N.I. CompactFlash caratterizzata da una risoluzione di 14 bit;
N°1 Mini box per le connessioni a ½ BNC.
PAD Mobile affianca ma non sostituisce analoghe versioni di sistemi PAD realizzati e continuamente aggiornati nel corso degli anni da Software Engineering e venduti in oltre 40 esemplari in tutto il mondo. Basati su schede PCI,USB e PCMCIA, utilizzano ambienti di sviluppo Lab Windows/CVI e LabVIEW.

Il software
Il programma acquisisce,mostra,controlla e analizza i parametri forniti dai sensori che strumentano le comprimitrici. L’applicativo, che si articola su 4 pannelli di interfaccia operatore, è stato sviluppato in ambiente LabVIEW PDA (module) sotto piattaforma Windows Mobile.
La realizzazione è frutto della collaborazione fra le ditte Software Engineering e la Rigamonti Aldo & figli, impegnata da oltre un decennio nella progettazione e nella installazione di macchine comprimitrici.
Ogni canale può essere configurato in maniera opportuna. In funzione del trasduttore ad esso collegato , si può assegnare, ad esempio, l’unità ingegneristica desiderata, un nome od una etichetta identificativa e i coefficienti di conversione in E.U.
Digitando il numero di punzoni installati e la velocità di rotazione della machina ( rpm ), al termine di ogni giro, appaiono immediatamente le caratteristiche curve “a campana” .
Nella specifica pagina di ‘Analisi’ ( vedi Fig. 3 ), il programma mette a disposizione una tabella che riassume e continuamente aggiorna, ad ogni giro, il trend dei picchi prodotti dalle compressioni, assieme ai valori massimo, minimo, medio e la deviazione standard .

Ugualmente è presente l’esito del calcolo dell’area racchiusa di una singola “curva a campana” ( vedi Fig. 4) che l’operatore in precedenza ha delimitato semplicemente con una particolare funzione di zoom.
Alla fine è consentito ovviamente salvare le acquisizioni in formato ASCII e trasferire i file con i dati via Wi-Fi verso altri pc in modo che possano essere importati in fogli di lavoro ( vedi EXCEL ) per eseguire ulteriori analisi e/o report personalizzati

Le macchine comprimitrici
In breve queste macchine, realizzate in conformità alle direttive GMP e agli standard internazionali di sicurezza ( Marchio CE ), dispongono di un motore trifase con regolazione della velocità del tamburo ( o tavola rotante porta punzoni ) tramite inverter. Sono inoltre dotate di un gruppo di compressione realizzato con rulli in acciaio trattati ad altissima durezza. Ciò consente loro di scaricare su ogni singolo punzone forze di pressione notevoli, sino a 5 tonnellate. A seconda del modello, le macchine possono montare un diverso numero di stampi (o punzoni), in genere da 8 a 36. Detti punzoni hanno il compito di realizzare materialmente le compresse pressando il prodotto granulare caricato con regolarità in tramoggia; la forma assunta viene determinata da quella dello stampo impiegato
Nel corso del loro funzionamento continuo, caratterizzato da ritmi produttivi piuttosto elevati ( in certi casi per le “macchine da laboratorio” la cadenza è superiore alle 60.000 compresse/ora, mentre per quelle “da produzione” supera anche le 200.000 ), è fondamentale disporre di un sistema in grado di sorvegliare sulle forze di precompressione, compressione , estrazione e di distacco, sull’entità dello schiacciamento, oltre che, volendo, sul peso della compressa e relativo spessore.
Per ottenere queste informazioni la macchina viene strumentata con opportuni sensori ( vedi in particolare celle di carico ).
Queste sono dotate di un motore trifase con regolazione tramite inverter della velocità della tavola rotante porta punzoni e dispongono di un gruppo di compressione realizzato in acciaio trattato ad altissima durezza. Ciò consente loro di scaricare pressioni anche di 5 tonnellate. Ogni comprimitrice può montare un numero variabile di punzoni. Questi hanno il compito di realizzare materialmente le compresse pressando il prodotto granulare caricato con regolarità in tramoggia; la forma assunta viene determinata da quella dello stampo impiegato.

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S. Nosella
SOFTWARE ENGINEERING
silvano.nosella@softenge.com

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