Per milioni di nordamericani la fine dell'estate e l'inizio dell'autunno significano una sola cosa: che è arrivato il clima ideale per il surf, in coincidenza con il picco della stagione degli uragani nell'Atlantico.
Dalle cittadine disseminate di palme lungo la baia di Campeche e il Golfo del Messico, a quelle del New England lungo il Golfo del Maine, le tempeste violente possono colpire quasi ovunque su un vasto tratto di costa tropicale, subtropicale e delle medie latitudini. Le tempeste tropicali possono svilupparsi nei pressi delle abitazioni, oppure possono formarsi al largo delle coste africane e dirigersi verso le acque locali, aumentando di intensità durante il loro percorso.
Anche nei luoghi che non vengono spesso colpiti direttamente come il Maine o le Province marittime canadesi, le onde generate da queste tempeste vorticose, a volte originate a centinaia di chilometri di distanza, possono creare quello che i surfisti potrebbero definire "un set epico", ovvero una serie di onde, due o più, che si avvicinano appena oltre il punto in cui le onde si infrangono, dove i surfisti aspettano con le loro tavole da surf.
Tradizionalmente queste bellissime tavole venivano realizzate a mano. Oggi, la maggior parte di esse è realizzata con le macchine CNC (controllo numerico computerizzato). Secondo Surfer Today
Naturalmente, affinché una macchina CNC svolga correttamente il suo lavoro, deve essere controllata per garantire che ciò che sta tagliando rientri nelle tolleranze, che le parti che compongono la macchina stessa non si siano guastate e che le tavole da surf create rientrino nella tolleranza di ciò che il modello CAD indica come corretto. È qui che i laser tracker metrologici 3D possono aiutare: i taciti "eroi" dell'intera comunità dei surfisti. Senza questo controllo di qualità critico, infatti, una macchina CNC non correttamente calibrata potrebbe determinare la realizzazione di un prodotto finito che non supera il controllo qualità al momento dell'ispezione del primo articolo, determinando di conseguenza: minori vendite, più prodotti restituiti o, peggio, un aumento degli infortuni dei surfisti, con un impatto negativo su un'industria da 10 miliardi di dollari.
Laser Tracker 101
Pertanto, per i settori che devono eseguire regolarmente misurazioni su larga scala e controlli della qualità delle macchine, i laser tracker sono oggi la risorsa di riferimento. Offrono misurazioni 3D accurate raccolte da un singolo operatore e rappresentano tradizionalmente una soluzione comune nell'industria aerospaziale e automobilistica. Tuttavia, come evidenziato sopra, sono vantaggiosi anche in diverse applicazioni rilevanti per altri settori coinvolti nella fabbricazione e nella produzione di massa, come le tavole da surf.
I laser tracker sono strumenti semplici: misurano due angoli, più una distanza. Il tracker invia un raggio laser (da cui "laser tracker") a un bersaglio retroriflettente (solitamente un retroriflettore sferico montato, o SMR) tenuto appoggiato all’oggetto da misurare. La luce riflessa rintraccia il suo percorso fino a tornare al tracker. Quando la luce rientra nel tracker, un misuratore di distanza al suo interno calcola la distanza dal tracker al retroriflettore. I dati delle coordinate raccolte vengono trasferiti al software di metrologia per stabilire le coordinate X, Y e Z per il punto misurato. Il software quindi usa i punti raccolti per l'interpretazione e la modellazione.
I laser tracker utilizzano uno dei due tipi di misuratori di distanza. Il primo è l’interferometro, che utilizza la distanza relativa per misurare, il che significa che può misurare con precisione il movimento di un bersaglio ma non può fornire una posizione assoluta. Il secondo è il misuratore della distanza assoluta (ADM). La maggior parte dei laser tracker utilizza la tecnologia ADM.
La tecnologia ADM è basata sullo spostamento di fase, che funziona inviando un segnale di una lunghezza d'onda nota a un bersaglio, quindi misurando la differenza nella fase del segnale ricevuto. La differenza indica la distanza dal tracker. È necessario inviare più lunghezze d'onda, iniziando con un segnale a lunghezza d'onda lunga per fornire una stima approssimativa della posizione del bersaglio, seguito da lunghezze d'onda più brevi per fornire maggiore precisione. L'ADM tende ad essere molto preciso ma ha tempi di misurazione più lenti. FARO ha sviluppato un sistema “Advanced ADM", che riduce il tempo necessario per cambiare le frequenze del segnale. La sesta generazione della tecnologia ADM di FARO è rappresentata dal Sistema di misura della distanza assoluta integrato (iADM). L'iADM consente di misurare l'angolo e la distanza dallo stesso raggio laser. In questo modo si eliminano gli errori e le variazioni che a volte sono associati alla tecnologia ADM a due fasci.
Come molti dispositivi di misurazione 3D, i laser tracker variano in velocità e precisione a seconda della costruzione e delle specifiche e sono applicabili all'intero ciclo di vita della produzione, tra cui:
- Allineamento: esegui la misurazione in tempo reale durante il processo di assemblaggio per confermare le tolleranze e mantenere o migliorare il controllo qualità
- Installazione, allineamento e manutenzione della macchina: garantisci la calibrazione della macchina e monitora le parti meccaniche per mantenerle entro le specifiche operative
- Ispezione di parti e assemblaggi: produci una registrazione digitale dei dati effettivi (rispetto a quelli nominali) per convalidare la conformità ai requisiti di qualità
- Costruzione di utensili, matrici e stampi: esegui misurazioni volumetriche di precisione per controllare l'usura e garantire condizioni di funzionamento coerenti
- Reverse engineering: acquisisci dati di misurazione digitali precisi di parti o assemblaggi per i quali non sono disponibili modelli o disegni CAD
- Calibrazione dei robot: esegui la taratura e la manutenzione ordinaria in loco dei robot per garantire la conformità alle specifiche e una produzione uniforme
Nonostante queste numerose applicazioni, alcuni settori hanno evitato di adottare la tecnologia dei laser tracker sulla base di una percezione obsoleta della loro difficoltà di utilizzo. In passato, la misurazione era uno sforzo intensamente manuale che richiedeva una linea di vista assoluta tra l'unità laser e l'SMR: se qualcosa si frapponeva tra i due, il fascio si interrompeva e la sequenza doveva ricominciare da capo. Gli operatori avevano bisogno di una formazione e di un'esperienza più approfondite per utilizzare il laser tracker in modo efficiente.
Le recenti innovazioni, tuttavia, hanno mitigato questa preoccupazione consentendo al laser di localizzare e agganciare attivamente il bersaglio anche se il fascio di luce è interrotto. Di conseguenza, gli operatori possono iniziare a usare la tecnologia senza dover seguire una formazione rigorosa, e il tempo necessario per misurare oggetti grandi o complessi si riduce drasticamente. Inoltre, l'utilizzo di un accessorio come 6Probe fornisce un'assistenza wireless e portatile per la misurazione di aree nascoste o difficili da raggiungere, grazie alla capacità 6DoF (6 Degrees of Freedom). Queste caratteristiche rendono i laser tracker una soluzione ampiamente applicabile, rapida e facile da usare.
Mantenere la comunità dei surfisti "in pista"
È difficile negare il rapporto simbiotico che lega le macchine CNC e i laser tracker. In poche parole, l'uno non potrebbe esistere senza l'altro.
Tuttavia è importante sottolineare che, sebbene la velocità e l’efficienza della progettazione e della produzione sottrattiva assistite da computer aumenteranno nel tempo, non si otterrà nessuno di questi vantaggi (o si otterranno a un ritmo molto più lento) se l’apparecchiatura che ha il compito di progettare il prodotto in questione, sia esso una tavola da surf o una barca a vela, fallisce del tutto o non riesce a mantenere la promessa di generare una misurazione di precisione prodotta in serie.
Per tradurre l'importanza dei laser tracker nel linguaggio dei surfisti, citiamo una frase del leggendario boarder e designer ottuagenario di tavole da surf Skip Frye: «Il surf per me è come suonare musica. Si suonano melodie diverse con tavole diverse».
Per estendere al massimo l'analogia di Skip, i laser tracker sono gli strumenti di misurazione di precisione attraverso i quali le tavole da surf vengono "accordate" per raggiungere le note perfette.
Quindi quest'anno, mentre il bacino dell'Atlantico riprende vita e le tempeste tropicali iniziano a trasformarne le sue acque in «bombe» di 3, 6 o 9 metri, pensa che è il laser tracker, e non solo la macchina CNC, ad avere gran parte del merito dietro le quinte.
Piuttosto strano, vero?