A method for real time measurement of a drawn wire dimension

The present work is focused on the circularity study of a drawn wire and on the experimental investigation of the potential external effects influencing the data acquisition and their analysis. The method developed in the first part of the work consists of the shape analysis and the study of the residuals obtained through a circular and elliptical interpolation. The shape analysis is carried out through the study of the average radius and eccentricity of the wire section, whereas the analysis of the residuals through the study by sectors of their trend and the calculation of the average percentage deviation from the nominal radius of the wire. Results show a maximum average radius ∆ around a hundredth of millimeter, an eccentricity value slightly above zero and a very low average residual rate, implying a good circularity of the wire shape. In some sections of the analyzed wire rod, the anomalous trend of the developed parameters highlights the presence of potential surface or shape defects and the influence of external factors on the measurements. Therefore, the same analyses are repeated on different datasets verifying the validity of the method, the non-systematicity of the potential surface defects and the influence of edge effects and vibrations on the instruments performance. In the second part of the thesis, this influence is further investigated through experimental and modelling activities. For this purpose, measurements are performed on three different cylindrical specimens, using a non-commercial ED shaker able to reproduce the vibrations of the company’s machine. As the intensity of the vibrations increases, the measurement system acquires profiles that progressively deviate from the real ones. In order to improve the accuracy of the analysis, a data cleaning algorithm is implemented in Python, without altering the previously described trend. To evaluate the edge effects generated by the triangulation laser devices, the errors between the experimental profiles of cylindrical specimens made by different materials and the ideal reflection model are calculated. Results confirm the presence of edge effects in the acquired data, with a statistically significant influence of the material and mostly of the position of the acquisition point on the specimen.

Il presente elaborato è incentrato sullo studio della circolarità di un filo trafilato e sull’ indagine sperimentale dei potenziali effetti esterni che influenzano l’acquisizione dei dati e la loro successiva analisi. Il metodo sviluppato nella prima parte del lavoro è costituito dall’ analisi di forma e dall’ analisi dei residui ottenuti tramite un’interpolazione circolare e successivamente ellittica. L’ analisi di forma è effettuata attraverso lo studio del raggio medio e dell’ellitticità della sezione del filo, mentre quella dei residui attraverso lo studio per settori del loro andamento e il calcolo dello scostamento medio percentuale rispetto al raggio nominale del filo. Dai risultati emerge un ∆ massimo dei raggi medi intorno al centesimo di millimetro, un valore di ellitticità poco superiore allo zero e un tasso residuale in media molto basso, implicando una forma del filo pressocché circolare. In alcuni tratti della vergella analizzata, l’andamento anomalo dei parametri sviluppati evidenzia la presenza di potenziali difetti superficiali o di forma e l’influenza di fattori esterni sulle misurazioni. Quindi, vengono riproposte le stesse analisi su dataset differenti che verificano la validità del metodo, la non sistematicità dei potenziali difetti superficiali e l’influenza degli effetti di bordo e delle vibrazioni sulla performance degli strumenti utilizzati. Nella seconda parte della tesi viene approfondita questa influenza attraverso attività sperimentali e di implementazione. A tal fine, sono effettuate delle misurazioni su tre diversi provini cilindrici a bordo di un ED shaker non commerciale, in grado di riprodurre le vibrazioni presenti durante le precedenti acquisizioni. All’ aumentare dell’intensità delle vibrazioni, il sistema di misura acquisisce profili che si discostano progressivamente da quelli reali. Per migliorare l’accuratezza delle analisi è implementato un algoritmo in Python per la pulizia dei dati, mantenendo inalterato il trend descritto precedentemente. In seguito, per valutare gli effetti di bordo generati dagli strumenti laser a triangolazione, sono calcolati gli errori tra i profili sperimentali appartenenti a provini cilindrici di diverso materiale e il modello di riflessione ideale. I risultati confermano la presenza degli effetti di bordo nei dati acquisiti, con un’influenza statisticamente rilevante del materiale e soprattutto della posizione del punto di acquisizione sul provino.