“I sistemi di ispezione basati sulla visione artificiale sono presenti in moltissimi settori, dalla produzione delle lenti per gli occhiali a quella delle montature, dal tessile all’abbigliamento, dalla stampa all’editoria, dalla cosmesi all’alimentare alle acque minerali, dove non si controlla solo la qualità del prodotto ma anche packaging ed etichette”, dice Paolo Longoni. Nella foto di apertura: i tre fondatori di iMAGE S all’interno del magazzino automatizzato della sede di Mariano Comense. In primo piano, Paolo Longoni, alle sue spalle Milena Longoni e Marco Diani.
Orientarsi nel mondo della machine vision richiede competenze profonde e capacità di leggere il mercato. Gli esperti di iMAGE S, leader nella distribuzione di componenti per la realizzazione di sistemi di visione, illustrano i nuovi trend
di Riccardo Oldani
Leonardo Da Vinci, Galileo Galilei, Antonio Meucci, Alessandro Volta, Guglielmo Marconi. Lo spirito di questi grandi italiani aleggia nella candida e funzionale sede di iMAGE S, a Mariano Comense. A questi geni sono intitolate le sale riunioni dell’azienda, ora nuovamente affollate da un fitto calendario di corsi di formazione.
“Grandi uomini che ci hanno trasmesso un grande lascito”, dice Paolo Longoni, fondatore dell’azienda insieme con Milena Longoni e Marco Diani. “Noi italiani di oggi siamo i loro discendenti. E noi per primi, e tutte le persone che lavorano insieme a noi, vogliamo dimostrarci alla loro altezza. Del resto, siamo fortunati di essere italiani e operare in Italia. Genio e creatività dei nostri imprenditori hanno fatto sì che il nostro sistema produttivo non si specializzasse su un settore in particolare, come è avvenuto in Germania con l’Automotive e l’elettronica”.
“Le nostre imprese forse non raggiungeranno dimensioni enormi, ma sono attive in molti comparti indipendenti l’uno dall’altro, mettendoci al riparo da crisi sistemiche. E poi, quando occorre realizzare prodotti di qualità più elevata, i brand più importanti si rivolgono ai produttori di macchine speciali italiani”.
CREATIVITÀ ITALIANA
Insomma, inventiva e capacità di diversificare pongono il manifatturiero italiano in una situazione privilegiata. È da qui che partiamo con gli esperti di iMAGE S per esplorare gli orizzonti del mercato della machine vision e le tecnologie più innovative.
“Le aziende che lavorano soprattutto per il mercato interno”, osserva Paolo Longoni, “forse stanno soffrendo qualche lieve rallentamento in questo periodo, successivo a un 2022 eccezionale sotto tutti gli aspetti, spinto dalla ripresa post-Covid e dalla necessità di irrobustire i magazzini di componenti che a un certo punto erano divenuti di difficile reperimento ed anche dalla drogatura della Industry 4.0. Chi lavora soprattutto per l’export, invece, sta sicuramente andando molto bene”.
Lo scenario implica anche prospettive positive per le tecnologie della machine vision. “I sistemi di ispezione basati sulla visione artificiale”, aggiunge Longoni, “entrano in moltissimi settori, dalla produzione delle lenti per gli occhiali a quella delle montature, dal tessile all’abbigliamento, dalla stampa all’editoria, dalla cosmesi all’alimentare alle acque minerali, dove non si controlla solo la qualità del prodotto ma anche packaging ed etichette. Le aziende italiane che producono macchinari e automazione per tutti questi comparti sono ai vertici e studiano sempre nuove applicazioni che richiedono sistemi di visione”.
LO SCENARIO INTERNAZIONALE
A tutto questo si aggiunge uno scenario internazionale che sta cambiando. “I problemi di reperimento di dispositivi e componenti che ci ha afflitto negli scorsi mesi sta spingendo gli Stati Uniti, e in parte anche l’Europa, a rendersi meno dipendenti dalle forniture dal Far East”, dice ancora Paolo Longoni.
“Ora stanno nascendo, soprattutto negli USA, ma in misura minore anche in Europa, nuovi siti produttivi di elettronica, semiconduttori, di chip o di FPGA. In prospettiva, quindi, tutte queste nuove fabbriche avranno bisogno di sistemi di visione per le varie fasi di processo. Per le aziende che distribuiamo e per i nostri clienti si aprono ottime opportunità per il prossimo futuro”, spiega Longoni. In attesa, poi, che l’India diventi la “nuova Cina”, e accolga ulteriori impianti produttivi che dovranno alleggerire la nostra dipendenza da Pechino e da Taiwan per molti componenti elettronici.
Infine, un altro trend innescato dalle dure esperienze degli scorsi mesi è la crescita di investimenti nel settore medicale, soprattutto nelle attrezzature per l’automazione dei laboratori di analisi, in cui i sistemi di visione giocano un ruolo importante.
iMAGE S segue da vicino l’evoluzione tecnologica delle soluzioni proposte e risponde efficacemente alle molteplici necessità dei clienti.
MERCATO E TECNOLOGIE
A fronte di queste trasformazioni, quali sono allora le tecnologie della visione più interessanti? Un forte interesse si registra per le varie applicazioni dei raggi X e più in generale verso la parte dello spettro che non è visibile all’occhio umano, non solo a livello medicale ma anche nell’industria.
“La radiografia”, spiega Marco Diani, “sta sempre di più passando dall’analogico al digitale, grazie all’introduzione di rilevatori al silicio amorfo, ai CMOS e ai rilevatori IGZO (all’ossido di indio, gallio e zinco). Oggi vediamo anche emergere una tecnologia, definita photon counting, che si basa sui principi dell’iperspettrale applicati ai raggi X e che quindi consentirà di mettere in rilievo particelle non visibili prima”.
Perché l’interesse per queste radiazioni complesse da ‘maneggiare’? “I raggi X hanno la capacità di vedere ciò che sfugge all’occhio nudo”, osserva Diani. “Consentono di individuare corpi estranei negli alimenti, come particelle di ferro o di vetro, che hanno densità diverse rispetto ai cibi e possono così essere facilmente individuati, cosa impossibile per l’occhio umano. L’introduzione di detettori IGZO, avvenuta da circa un anno, apre nuove prospettive, perché consente di avere un rapporto qualità-prezzo molto buono”.
I raggi X si usano anche in manifattura additiva, per verificare se i pezzi metallici stampati in 3D nascondano all’interno vuoti o cricche, oppure per verificare la qualità delle saldature nelle pipline. “Gli utilizzi stanno aumentando sempre di più”, commenta Diani. “Ci sono realtà nate in Italia, per esempio per controllare la qualità dei cerchioni delle auto con i raggi X, che hanno performato così bene da attirare su di sé le attenzioni di multinazionali intenzionate ad acquisirle. I sistemi sono più potenti e costosi rispetto al medicale, rispetto al quale devono garantire un funzionamento costante 24 ore su 24, anche perché non irraggiano persone, ma manufatti in ambienti completamente sicuri”.
DAL MULTISPETTRALE AL “PORTABILE”
Anche le tecnologie multispettrali e iperspettrali sono particolarmente ricercate dai produttori italiani di macchine e di automazione. “Siamo impegnati su questo fronte da tempo”, dice Diani. “Il loro vantaggio principale consiste nel dividere lo spettro in molte lunghezze d’onda e individuare quindi caratteristiche fisiche e chimiche di un oggetto che altrimenti non si vedrebbero”.
E poi c’è un altro trend che si afferma sempre di più, spinto dalla miniaturizzazione dei dispositivi, che consentono di realizzare oggetti di nuova concezione. “L’esplorazione di questo mercato”, racconta Diani, “ci ha consentito di individuare aziende molto interessanti. Per esempio, QBoid, impresa statunitense che distribuiamo, ha messo a punto un dispositivo per misurare le dimensioni di oggetti tridimensionali, come scatole ma anche di forme geometriche irregolari, semplicemente inquadrandoli con un dispositivo portatile grande come uno smartphone”.
“Anche in questo caso l’inventore è comunque un italiano che si è trasferito negli USA dove ha trovato terreno molto più fertile per reperire le risorse necessarie per lo sviluppo del prodotto”, dice Diani. “Ha a bordo telecamere 3D, illuminatore, l’intelligenza artificiale per l’elaborazione delle immagini e trasmette i dati in wi-fi”.
“Un altro oggetto, dell’azienda italiana U-Sense, consente di realizzare misurazioni smart senza contatto. Rileva quello che in termini tecnici viene definito ‘gap and flush’, utile nell’Automotive per individuare eventuali disallineamenti tra le portiere e le scocche, ed evitare problemi di chiusura o di tenuta delle guarnizioni”.
La caratteristica di questi nuovi oggetti è di essere portabili. Svincolano quindi i controlli da un punto fisso e possono essere utilizzati ovunque all’interno o all’esterno di un impianto industriale e non hanno bisogno di un collegamento elettrico fisso.
“Un altro oggetto tecnologico di questo tipo”, aggiunge Diani, “serve a controllare con un’ispezione immediata se i piani di cottura a induzione presentino difetti, graffi o rotture sulla superficie vetrata. Lo abbiamo individuato di recente ed è un esempio di come le nuove tecnologie della visione possano davvero trovare nuove applicazioni impensabili fino a poco tempo fa. Un tempo il nostro era un settore di nicchia, ma ora si sta allargando a molti comparti industriali. Si sta sempre di più ‘democratizzando’, in altre parole”.
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LiDAR E SICUREZZA
Un’altra tecnologia che iMAGE S segue da vicino è il LiDAR. “Fino a poco tempo fa”, spiega Marco Diani, “trattavamo soprattutto prodotti a lunga portata e lunga distanza ma ora, grazie all’acquisizione di nuovi clienti, copriamo tutte le esigenze di monitoraggio dai 5 cm di distanza in su, richieste in applicazioni di robotica, per esempio negli AGV, ma anche nell’automazione industriale e nella safety”.
“In particolare, un nostro nuovo cliente, Quanergy Solutions ha da poco rilasciato un prodotto che può controllare la presenza di esseri umani all’interno di binari sia in ambito metropolitano che no. Parliamo di un dispositivo che può essere installato sui treni e individuare eventuali ostacoli, in condizioni di totale oscurità, nelle gallerie o nei passaggi a livello, per esempio”.
Tecnologie di questo tipo potrebbero rivelarsi preziose per incrementare la sicurezza sul lavoro attraverso l’imaging. “Ora il nostro impegno”, aggiunge Paolo Longoni, “è far conoscere prodotti di questo tipo alle società pubbliche o partecipate che gestiscono il trasporto su rotaia, perché crediamo che ne trarrebbero grandi vantaggi per garantire l’incolumità di lavoratori e passeggeri”.
DALL’HARDWARE AL SOFTWARE
La machine vision non ha però soltanto una dimensione materiale, fatta di oggetti e componenti. Ha anche bisogno di software e di librerie capaci di estrapolare e analizzare i dati contenuti nelle immagini. “Le applicazioni in ambito robotico sono un chiaro esempio di questa stretta interdipendenza tra hardware e software”, spiega Marco Diani. “I nostri clienti sviluppano ogni giorno nuove applicazioni, per esempio in ambito pick & place e di visione tridimensionale, e noi forniamo loro non soltanto le soluzioni hardware ma anche quelle software per realizzarle. In quest’ambito, per esempio, Halcon ha iniziato a sviluppare già 18 anni fa tecnologie tridimensionali che si rivelano assolutamente necessarie”.
Strumenti di questo genere sono infatti i “mattoni” che rendono possibile l’adozione dell’intelligenza artificiale nel mondo della machine vision. “Noi proponiamo diverse librerie di intelligenza artificiale”, dice Diani, “caratterizzate da vari gradi di velocità e di complessità. Si sono evolute in modo straordinario negli ultimi anni e vediamo anche che molte aziende si sono attivate per crearsi in modo autonomo librerie per i loro obiettivi specifici. Molte startup sono nate in Italia in quest’ambito e per loro si sta aprendo un mercato interessante”.
Gli algoritmi generici di intelligenza artificiale per la visione hanno infatti il limite di non essere adattabili a tutte le esigenze operative. Vanno quindi di volta in volta modificati in base alle applicazioni specifiche richieste da determinate aziende o produzioni, e per farlo occorrono specialisti.
“Qualche anno fa”, dice Diani per spiegare meglio il concetto, “sono usciti sul mercato chip di intelligenza artificiale per l’Automotive in grado di riconoscere i segnali stradali. Sono ampiamente utilizzati, ma sono in grado di svolgere soltanto quel determinato compito. Non possono, per esempio, riconoscere i pedoni o ostacoli sulla strada. Se vedono una palla, possono al limite interpretarla come un segnale divieto di transito, non come un possibile pericolo”.
Gli algoritmi generici di intelligenza artificiale per la visione hanno il limite di non essere adattabili a tutte le esigenze operative. Vanno quindi modificati in base alle applicazioni specifiche, e per farlo occorrono specialisti.
ARTIFICIALE E UMANO
Questa continua necessità di personalizzazione dell’IA, abbinata alla diffusione crescente delle tecnologie della visione in nuovi ambiti operativi, apre di conseguenza anche nuove opportunità di business. “In futuro”, è convinto Diani, “vedremo una richiesta sempre maggiore di soluzioni per problemi che un tempo sembravano irrisolvibili. Ma con un limite, insito nella stessa natura dell’intelligenza artificiale. I suoi risultati andranno sempre interpretati da un’intelligenza umana”.
I campi di applicazione riguarderanno non tanto il mondo delle misure, ma i controlli superficiali di oggetti e materiali, come tessuti, film plastici, guarnizioni o quelli condotti nella filiera alimentare per la qualità dei prodotti.
Ma, per quanto l’intelligenza artificiale sia di moda, le mancherà sempre quel quid per diventare ‘umana’. Tutt’al più, osserva Diani, “potrà aiutare l’uomo a essere più efficace e preciso in quello che fa. Tecnologie come il deep learning, una declinazione dell’intelligenza artificiale, possono rivelarsi molto utili in ambito medico e sanitario”, osserva Diani. “Possono scremare le migliaia di immagini prodotte da una TAC e proporre al medico solo quelle che potenzialmente presentano un problema. Ma non sono in grado di formulare diagnosi, compito che spetterà sempre allo specialista”.
L’evoluzione futura potrebbe quindi essere quella proposta da Federico Faggin, il padre del microprocessore. “Ho seguito un suo intervento alla fiera SPS Italia a Parma”, ricorda Diani. “Mi ha colpito molto una cosa che ha detto e, cioè, che la prossima cosa che gli piacerebbe inventare è un computer capace di aiutare gli esseri umani a essere più umani. Ecco, questo è, in fin dei conti, lo scopo delle tecnologie che anche noi proponiamo sul mercato”.
DALLA TECNOLOGIA ALLA CONOSCENZA
Soluzioni innovative, machine vision, intelligenza artificiale si rivelano quindi intimamente collegate anche alla sfera della cultura e della conoscenza. Non è un caso che iMAGE S, riconoscendo questa connessione, abbia da anni avviato un processo di formazione continua, “dedicata innanzi tutto internamente ai nostri ragazzi”, specifica Milena Longoni, “su temi scelti dall’azienda ma anche individuati e proposti da loro stessi. Ma abbiamo anche ricominciato a tenere corsi per i clienti, con un nuovo calendario che va fino a dicembre del 2023 e che abbiamo già esteso anche al primo semestre 2024. Tra i temi affronteremo la machine vision in generale e tecnologie come il multispettrale e l’iperspettrale”.
“Abbiamo iniziato anche a impartire corsi on demand, producendo video, per esempio sul deep learning e di nuovo su multispettrale e iperspettrale. Sono suddivisi in moduli e accessibili dal nostro sito. Insomma, stiamo perseguendo diverse strade per fare formazione. Ma il nostro impegno per disseminare la cultura della machine vision si estende anche agli eventi che organizziamo periodicamente per fare sistema, riunire altri imprenditori e favorire la circolazione di idee”.
PARTECIPARE PER CAPIRE
A tutto questo si aggiunge anche un nuovo ruolo di respiro internazionale per Marco Diani, eletto nel board della EMVA, la European Machine Vision Association, primo italiano dopo 20 anni di attività dell’associazione, di cui iMAGE S è tra i soci fondatori.
“È importante per la nostra azienda far parte del tessuto associativo”, commenta Paolo Longoni, “per tutta una serie di motivi. Innanzi tutto, perché occorre impegnarsi in prima persona e non aspettare che siano gli altri a fare le cose o a decidere per te. E poi perché è importante farsi conoscere, a tutti i livelli: dentro le associazioni, con la comunicazione, organizzando e partecipando ad eventi, facendo formazione. Solo partecipando si può avere un’idea chiara del mercato, delle tendenze, dei bisogni delle imprese. La nostra ambizione è sempre stata di indirizzare il mercato, più che seguirlo, e per riuscirci occorre sempre essere molto propositivi, impegnati e capaci di capire a fondo le attività dei nostri clienti”. ©TECN’È
“Le nostre imprese forse non raggiungeranno dimensioni enormi, ma sono attive in molti comparti indipendenti l’uno dall’altro, mettendoci al riparo da crisi sistemiche”, afferma Paolo Longoni.