Metrological characterization of a measuring system for scraper chains wear

Thanks to recent innovations in the field of machineries monitoring, predictive maintenance is being applied to every industrial field. The advantages of predictive maintenance are a reduction of the number of failures, optimization of the plant, and a better scheduling of the preventive maintenance. The prerequisite for predictive maintenance is the continuous monitoring of the processes using measuring systems and Edge computing systems brought by Industry 4.0. The aim of this thesis is the development and the metrological characterization of a measuring system for the active monitoring of the scraper chains wear. The method proposed makes use of a laser rangefinder to measure the distance of the scraper surfaces from a fixed point while the chain is in motion. The experimental activity, carried out in collaboration with Sircatene as part of the Tech Fast project, was performed on a machine consisting of a scraper-chain. Targets were attached on the chain to provide vertical surfaces that simulate the scrapers. The collected data were then elaborated with a developed software to extract the distance between two consecutive targets. From the analysis of the results, it is shown that the measuring system proposed has an accuracy able to recognize small changes in the pitch length up to 0.1 mm with a standard deviation of 0.4 mm. It can be applied to the monitoring of chains when their nominal pitch is at least two or three order of magnitude greater so that the elongation can be monitored when its value is smaller than a general threshold of 1%.

Grazie alle recenti innovazioni nel campo del monitoraggio dei macchinari, la manutenzione predittiva viene applicata in ogni settore industriale. I vantaggi della manutenzione predittiva sono la riduzione del numero di guasti, l'ottimizzazione dell'impianto e una migliore programmazione della manutenzione preventiva. Il presupposto per la manutenzione predittiva è il monitoraggio continuo dei processi attraverso i sistemi di misura ed i sistemi di edge computing introdotti dall'Industria 4.0. Lo scopo di questa tesi è lo sviluppo e la caratterizzazione metrologica di un sistema di misura per il monitoraggio attivo dell'usura delle catene raschianti. Il metodo proposto prevede l'utilizzo di un telemetro laser per misurare la distanza delle superfici raschianti da un punto fisso mentre la catena è in movimento. L’attività sperimentale, svolta in collaborazione con Sircatene nell’ambito del progetto Tech Fast, è stata realizzata su un macchinario costituito da una con catena a rulli. Dei bersagli sono stati fissati alla catena per fornire superfici verticali che simulino i profili raschianti. I dati raccolti sono stati poi elaborati con un software sviluppato per estrarre la distanza tra due target consecutivi. Dall'analisi dei risultati si evince che il sistema di misura proposto ha una precisione in grado di riconoscere piccole variazioni della lunghezza del passo fino a 0.1 mm con una deviazione standard di 0.4 mm. Può essere applicato al monitoraggio di catene quando il loro passo nominale è maggiore di almeno due o tre ordini di grandezza in modo che l'allungamento possa essere monitorato quando il suo valore è inferiore ad una soglia generale dell'1%.