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Sensori 80 | MARZO 2025 AUTOMAZIONE OGGI 460 AUTOMAZIONE OGGI Progettare sensori edge con l’AI Come può l’AI edge estendere la durata della batteria del sensore? Quali sono i miglioramenti nelle analisi e nel processo decisionale del sistema? Vediamo come il sensore presentato utilizza un algoritmo AI edge per rilevare il comportamento anomalo del motore, attivando la diagnostica e la manutenzione della macchina e consentendo una maggiore durata del motore stesso I l monitoraggio basato sulla condizione (Condition-based Monitoring, CbM) di macchine robotiche e rotanti, come turbi- ne, ventilatori, pompe e motori, registra in tempo reale i dati relativi allo stato di sa- lute e alle prestazioni della macchina per con- sentire una manutenzione predittiva mirata e un controllo ottimizzato. La manutenzione predittiva mirata, nelle prime fasi del ciclo di vita della macchina, riduce il rischio di blocco produttivo con conseguente aumento dell’af- fidabilità, risparmi significativi sui costi e mag- giore produttività in fabbrica. La CbM delle macchine industriali può utiliz- zare una serie di dati del sensore derivanti, ad esempio, da misure elettriche, vibra- zione, temperatura, qualità dell’olio, misure acustiche, magnetiche e di processo, come portata e pressione. Tuttavia, la misura della vibrazione è di gran lunga la più comune, in quanto può fornire l’indicazione più affida- bile di problemi meccanici, come lo sbilan- ciamento e il guasto del cuscinetto. Questo articolo presenta il kit di valutazione Voya- ger4 (EV-CBM-Voyager4-1Z), una piattaforma wireless per il monitoraggio della vibrazione, robusta e a basso consumo, che consente ai progettisti di implementare rapidamente una soluzione wireless in una macchina o in un’installazione di prova. Il sensore Voyager4 utilizza un algoritmo di intelligenza artificiale (AI) per rilevare il comportamento anomalo del motore, attivando la diagnostica e la ma- nutenzione della macchina e consentendo una maggiore durata del motore stesso. Funzionamento tipico del sensore di vibrazione wireless I sensori industriali wireless attualmente disponibili sul mercato funzionano in ge- nere con duty cycle molto bassi. L’utente imposta la durata del periodo di sleep del sensore, dopodiché questo si attiva e mi- sura temperatura e vibrazione, inviando poi i dati via radio all’aggregatore dell’utente. I sensori disponibili in commercio dichiarano in genere una durata della batteria di 5 anni, basata su un’acquisizione dati ogni 24 ore o su più acquisizioni nelle 24 ore (figura 1). Nella maggior parte dei casi, i sensori funzionano in sleep mode per oltre il 90% del tempo. Il sensore Voyager4 funzionerà in modo simile, ma sfrutterà il rilevamento delle anomalie AI (utilizzando il microcon- trollore AI MAX78000) per limitare l’uso della radio. Quando il sensore si attiva e mi- sura i dati, questi vengono inviati all’utente solo se il microcontrollore rileva un’anoma- lia in essi. Utilizzando l’AI all’edge, la durata della batteria può essere aumentata di al- meno il 50%. Principio di funzionamento del sistema sensore Voyager4 Il principio di funzionamento del sensore Voyager4 è illustrato nella figura 2. Per rac- cogliere i dati sulla vibrazione viene utiliz- zato il sistema meccanico microelettronico (Micro Electronic Mechanical Systems, Mems) triassiale ADXL382. In primo luogo, questi dati in forma grezza seguono il per- Richard Anslow, Danail Baylov corso A fino al processore Bluetooth low energy (BLE) MAX32666 e possono essere inviati all’utente via radio BLE o via USB. Questi dati grezzi sulla vibrazione vengono utilizzati per addestrare un algoritmo di AI mediante le risorse di MAX78000. Utiliz- zando le risorse di MAX78000, il modello AI è sintetizzato in codice C. L’algoritmo edge AI viene inviato con un aggiornamento BLE over-the-air (OTA) al sensore Voyager4 e memorizzato utilizzando il processore MAX78000 con acceleratore hardware edge AI. Dopo questa fase iniziale di adde- stramento del Voyager4, i dati di ADXL382 Mems possono seguire il percorso B illu- strato in figura 2. L’algoritmo MAX78000 edge AI prevede il funzionamento anomalo o regolare della macchina in base ai dati di Fig. 1 - Funzionamento tipico del sensore wireless industriale