Bytelabs ha realizzato una piattaforma di collaudo automatizzato per sensori aptici piezoelettrici destinati a dispositivi indossabili, integrando hardware di precisione e un’applicazione LabVIEW custom.
La soluzione garantisce test rapidi, affidabili e completamente tracciabili, riduce drasticamente i tempi di collaudo e minimizza gli scarti non recuperabili, permettendo al cliente di scalare la produzione mantenendo elevati standard qualitativi.
Le sfide
Sviluppare un sistema di collaudo automatizzato per i propri attuatori aptici piezoelettrici destinati a dispositivi indossabili e applicazioni AR/VR.
Gli attuatori, caratterizzati da dimensioni ridotte (14.1 x 18.5 mm) e spessore ultra-sottile (0.6 mm), richiedevano test di precisione per validare parametri elettrici e prestazioni.
Le principali sfide includevano:
- Garantire precisione nei test su componenti di dimensioni ridotte e alta sensibilità
- Implementare clearing test per eliminare falsi positivi
- Integrare gestione automatica degli scarti e ricollaudo
- Assicurare tracciabilità completa del processo produttivo
- Standardizzare i test tra modalità laboratorio e produzione
Contesto
Cos’è un Sensore Aptico?
I sensori aptici sono dispositivi progettati per simulare il senso del tatto attraverso feedback meccanici, come vibrazioni o pressioni, offrendo un’interazione più immersiva tra l’utente e il dispositivo.
Questi sensori sono fondamentali in applicazioni dove il feedback tattile migliora l’usabilità e l’esperienza dell’utente, come nei dispositivi indossabili, nella realtà virtuale e nella robotica.
Il Ruolo dei Sensori Piezoelettrici
Nel dominio dei dispositivi indossabili, i sensori piezoelettrici sono particolarmente efficaci per fornire feedback aptico. Grazie alla loro capacità di convertire l’energia meccanica in segnali elettrici e viceversa, questi sensori possono rilevare e generare vibrazioni con alta precisione, rendendoli ideali per applicazioni che richiedono un’interazione tattile sensibile e reattiva.
Soluzioni
Il progetto ha previsto l’implementazione di un’infrastruttura composta da:
- Chassis NI cDAQ con 32 uscite digitali, 32 ingressi digitali e 8 ingressi analogici per tensione
- PLC dedicato per controllo del movimento tavola e sincronizzazione postazioni
- 4 postazioni integrate: Caricamento, Clearing, IR, LCR/Clearing, Uscita
- Acquisizione dati ad alta velocità per stimolazione controllata e acquisizione real-time
- Integrazione SPOT per programmazione e editazione delle sequenze di test
- Suite QX di ByteQX per gestione centralizzata, salvataggio e visualizzazione dati
- Doppia modalità operativa: interfaccia avanzata per laboratorio e dedicata per produzione
Questo progetto si inserisce nella strategia di innovazione di KEMET per i dispositivi aptici di nuova generazione. L’obiettivo principale era sviluppare un sistema che garantisse standard rigorosi di qualità mantenendo alta efficienza nei tempi e costi del processo produttivo.
La soluzione è stata sviluppata attraverso un approccio modulare:
- Implementazione e validazione del sistema pilota
- Integrazione progressiva delle funzionalità avanzate
- Ottimizzazione delle sequenze di test prima del deploy produttivo
- Hardware: cDAQ chassis, PLC, 4 postazioni automatizzate
- Software: LabVIEW, SPOT per sequenze, Suite QX per data management
- Integrazione: Sistema centralizzato per tracciabilità e reportistica
- Interfacce: Modalità laboratorio (controllo step-by-step) e produzione (batch automatico)
Risultati e Vantaggi
L’introduzione di questo sistema ha portato importanti vantaggi al cliente:
- Riduzione significativa dei tempi di collaudo, con aumento della capacità produttiva.
- Miglioramento della qualità del testing grazie all’eliminazione di errori umani e alla standardizzazione dei processi.
- Incremento della tracciabilità e della qualità gestionale dei dati, fondamentale per il miglioramento continuo e per soddisfare standard normativi.
- Diminuzione degli scarti non recuperabili tramite l’innovativo sistema di gestione degli scarti e ricollaudi.
Aspetti Tecnici Approfonditi
Il cuore del sistema risiede nell’utilizzo combinato di attuatori piezoelettrici campione e sensori piezoelettrici da testare. La piattaforma LabVIEW consente la configurazione dinamica di profili di test differenti, adattandosi a varie caratteristiche dei sensori prodotti. L’acquisizione dati ad alta frequenza permette di valutare parametri quali sensibilità, ampiezza delle vibrazioni, tempo di risposta e linearità.
Il software integra algoritmi per l’elaborazione dei segnali che filtrano rumori e disturbi, garantendo misure precise. Inoltre, grazie a una base dati centralizzata, i risultati di collaudo possono essere analizzati sia in tempo reale che a posteriori per identificare trend di qualità o anomalie ripetitive.
Gestione e Logistica
Dal punto di vista operativo, il sistema è stato progettato per integrarsi direttamente nelle linee di produzione esistenti senza interrompere i flussi di lavoro.
I sensori sono caricati in blister specifici e il collaudo avviene in modo sequenziale e controllato, con possibilità di interventi automatici per sostituzione o ricollocamento del sensore in caso di necessità.
Conclusioni e Futuro
Conclusioni e Prospettive Future
Il progetto ha rappresentato un passo fondamentale per garantire elevati standard qualitativi e ottimizzare i costi produttivi di un componente chiave nel settore dei wearable.
L’approccio modulare e scalabile adottato da Bytelabs permette inoltre di pensare a futuri sviluppi, quali l’integrazione completa della piattaforma QX di ByteQX integra gestione di strumenti e tarature, gestione delle attrezzature e programmazione dei test direttamente da cloud, facilitando standardizzazione e collaborazione.