Dental Tech - Accuratezza e certificazione dei sistemi di misura non a contatto.
Dr. Gabriele Graziosi-Nato a Milano nel 1973. Formazione ingegneristica al Politecnico di Milano. Appassionato di tecnologia, nel primo impiego assembla e tara strumenti per la misura di temperatura per poi passare alla progettazione assistita da calcolatore per la stessa azienda. Nel 2000 comincia la sua avventura con GOM, prima come responsabile di prodotto per poi passare alle vendite. Diviene direttore commerciale nel 2010, per poi passare ad Amministratore delegato nel 2018 ed infine Presidente del consiglio di amministrazione nel 2019.
Il livello di ammissione dei sistemi di misura è definito dalla qualità dei dati e dalla loro precisione. Per definire il livello di accettazione dei sistemi di misura sono necessari dei requisiti hardware, quali il sistema utilizzato e la qualità dei dati ottenuti, e dei requisiti software, come l'analisi e la reportistica. Inoltre, esistono dei requisiti aggiuntivi per il controllo qualità come la definizione dell’accuratezza di misura e la tracciabilità rispetto agli standard internazionali di misura. L'accuratezza di un sistema di misura ottico non può essere descritta semplicemente da un valore. Una misurazione dipende da diversi parametri quali il rumore locale e l’accuratezza dimensionale ed è fortemente influenzata dalla calibrazione del sensore, dal software utilizzato e dalle condizioni di misura. L'accuratezza di un sistema di misura viene fornita dal suo produttore, tale parametro viene ottenuto tramite delle procedure di test standard che coprono le situazioni tipiche di misura. È possibile inoltre eseguire uno studio di capacità, quindi un'analisi statistica di un singolo attributo. Lo studio di capacità è possibile per ogni sistema di misura. Esiste una linea guida mondiale per l'accettazione redatta da un’associazione di ingegneri tedeschi, queste linee guida si chiamano VDI. Vi sono inoltre delle linee guida di riferimento una di esse è la GUM guida per l'espressione di incertezza di misura, una seconda MSA analisi dei sistemi di misura mentre una terza viene chiamata VDA 5 redatta da un’associazione tedesca per dell'industria dell'automobile. Definire una procedura standard di accettazione e di verifica di un sistema di misura ha come intenzione quella di aiutare il cliente nella scelta di un sistema corretto in base alle sue esigenze, definire la qualità dei parametri e relativi limiti. Alcuni esempi di procedure sono la VDI 2617 per le macchine di misura a contatto, la VDI 2634 parte 1 per i sistemi fotogrammetrici, la VDA 2634 parte 2 basata su sistemi di misura a scansione a vista singola e la VDI 26 34 parte 3 basata sul sistema di scansione a vista multipla. La specifica rappresenta il limite per i parametri indicati MPE ovvero il massimo errore per possibile. I risultati non possono essere sempre rappresentativi in un processo reale perché una piccola distanza può essere misurata più precisamente rispetto al valore MPE e una parte lucida quindi riflettente può invece essere misurata in maniera meno curata. La normativa che prendiamo come riferimento è la VDI 2634 parte 3, basata sul sistema di scansione a vista multipla. L'idea di base è quella di digitalizzare un primario di misura (Figura 1) calibrato con viste multiple come in un processo standard, coprire differenti posizioni all'interno del volume di misura ed in differenti direzioni.
Fig. 1. Primari di misura differenti in base al volume di misura applicato.
L'artefatto di riferimento può essere rappresentato da due sfere o da delle ball bars, un esempio di due sfere di riferimento lo potete vedere rappresentato nella Figura 2.
Fig. 2. Esempio di sfere di riferimento.
Ogni coppia di sfere viene misurata 30 volte in 30 posizioni diverse nello spazio, al fine di ricostruire il volume di misura. Per ogni copia di sfera vengono misurati quattro parametri. Il primo parametro è chiamato PF o errore di forma, viene descritto dalla variazione del valore del raggio rispetto alla sfera scansionata ed adattata quindi esprime un valore di sigma (Figura 3).
Fig. 3. Errore di forma (PF).
Il secondo parametro è chiamato PS errore di dimensione, rappresentato dalla differenza tra la misura del diametro eseguita ed il valore nominale del diametro relativo alla sfera calibrata (Figura 4).
Fig. 4. Errore di dimensione (PS).
Il terzo parametro è chiamato SD errore di distanza tra le sfere e rappresenta la differenza tra il valore misurato (tra i centri delle sfere) ed il valore nominale calibrato della distanza tra i due centri delle sfere (Figura 5).
Fig. 5. Errore di distanza (SD).
Il quarto ed ultimo parametro è chiamato E, e rappresenta l'errore nella misura della lunghezza di una retta che passa attraverso i centri delle due sfere ed interseca la parte esterna delle sfere stessa identificando 2 punti, rispetto al valore nominale calibrato identificato nel primario di calibrazione (Figura 6).
Fig. 6. Errore nella misura della lunghezza (E).
Come dicevamo in precedenza per determinare l'accuratezza di un sistema di misura deve essere mantenuta la tracciabilità rispetto ad un sistema internazionale. Per far sì che ciò avvenga l’artefatto di riferimento utilizzato durante la fase di test deve essere certificato da un ente in grado di determinare con una precisione 10 volte superiore al sistema testato le sue dimensioni caratteristiche. Nel nostro caso l’ente di riferimento è rappresentato dal Dakks di Francoforte che assicura e certifica la tracciabilità agli standard nazionali ed internazionali. Un sistema di misura non a contatto però è composto da una parte hardware ed una parte software. Nella prima parte di questo articolo abbiamo diffusamente spiegato come viene certificata la parte hardware ma la tracciabilità è necessaria anche nella parte software. In nostro soccorso vengono due enti certificatori a livello mondiale chiamati PTB e NIST che sono in grado di condurre test sui software e fornire una debita certificazione. A questo punto l'obiettivo è stato raggiunto, il sistema ha conseguito una certificazione hardware e una certificazione software e quindi ha mantenuto la tracciabilità rispetto ad un sistema internazionale e siamo in grado di valutare il suo grado di accuratezza. Ma fate molta attenzione, dire che un sistema ha una certificazione VDI non garantisce la precisione o meno di un sistema di misura. Infatti, la normativa VDI determina esclusivamente una procedura e non la definizione del valore MPE che ricordo essere il massimo errore permissibile. Ogni casa produttrice di sistemi può a questo punto utilizzare la procedura, ma assegnare un proprio valore MPE; è quindi opportuno, per capire la reale accuratezza del sistema, richiedere al produttore i valori di riferimento con cui effettua la prova.
Pubblicato su Infodent Ottobre 2021 - Rubrica Dental Tech