PREMIO SIEMENS – OLIMPIADI DELL’AUTOMAZIONE EDIZIONE 2015-16
La classe 5 serale Istruzione Adulti – Corso Elettronica ed Elettrotecnica, a.s. 2015-16 – ha partecipato, sotto la guida del prof. Alberto Del Carlo, al concorso Olimpiadi Automazione – Edizione 2016 – con il progetto “SELEZIONATRICE OTTICA DI GRANO BIOLOGICO”.
Il progetto è stato ammesso alla fase finale del concorso che si è svolta a Piacenza il 18 maggio 2016 risultando
PRIMO CLASSIFICATO NELLA CATEGORIA JUNIOR – Premio 5000,00 euro
e vincendo anche il
PREMIO SPECIALE SOSTENIBILITÀ AMBIENTALE – Premio 1000,00 euro
con la seguente motivazione
“Per il progetto che maggiormente ha perseguito obiettivi di riduzione di impatto ambientale proponendo un sistema di gestione sostenibile per l’agricoltura che rispetti i sistemi dei cicli colturali e mantenga l’equilibrio tra le risorse naturali, che contribuisca ad un alto livello di diversità biologica, che assicuri un impiego responsabile delle energie e delle risorse naturali, che miri ad ottenere prodotti di alta qualità con procedimenti che non danneggino l’ambiente”
I premi vinti hanno permesso a IIS Galilei-Artiglio di arricchire i laboratori con strumentazioni e dispositivi innovativi.
PRESENTAZIONE DEL PROGETTO
Il progetto si inserisce nel contesto di verticalizzazione della filiera produttiva dei piccoli produttori a km 0 ed in particolare nella pulitura del grano coltivato secondo i metodi dell’agricoltura biologica/biodinamica.
La selezionatrice, alimentata da un modulo fotovoltaico, è in grado di riconoscere colore e dimensione di ciascun chicco separandolo dai semi delle erbe infestanti.
Presentazione animata e narrata
SELEZIONATRICE OTTICA DI GRANO BIOLOGICO
OPTO-ELECTRONIC SORTING MACHINE FOR ORGANIC WHEAT
PREMIAZIONE DEL PROGETTO
Il progetto è stato selezionato tra 48 progetti presentati da altrettanti Istituti Secondari Superiori di tutta Italia.
La classe 5 serale Istruzione Adulti ha ricevuto l’invito a partecipare alla fase finale del concorso il 2 maggio 2016.
La premiazione si è svolta a Piacenza il 18 maggio 2016.
SELEZIONATRICE OTTICA DI GRANO BIOLOGICO
Premessa
Il connubio di tre aspetti fondamentali per il consumatore, ovvero la qualità dei prodotti (biologico/biodinamico) a “Km 0” ad un buon prezzo di mercato, ha favorito l’aggregarsi di gruppi locali di consumatori (gruppi di acquisto) in diretto contatto con piccoli produttori agricoli spesso in grado di personalizzare la produzione in funzione della domanda.
In questo scenario, il piccolo produttore assicura un prodotto di qualità cercando il rapporto di fiducia con il consumatore ed investendo nella filiera di trasformazione del prodotto finito attraverso attrezzature funzionali alla produzione stessa.
In altre parole si determina una nicchia di mercato relativa ad attrezzature di trasformazione dei prodotti che possono offrire un livello di qualità del prodotto finito migliore di quello della grande produzione, ma con costi di investimento decisamente più bassi. Si assiste cioè ad una verticalizzazione della filiera di trasformazione a fronte di investimenti adeguati al volume di produzione.
Finalità del progetto
Il presente progetto si inserisce in questo contesto di verticalizzazione della filiera produttiva ed in particolare nella pulitura del grano coltivato secondo i metodi dell’agricoltura biologica/biodinamica.
Infatti le varietà di grano, solitamente antico, coltivate con queste modalità in assenza di diserbanti chimici, sono soggette a piante ed erbe infestanti (molte di esse con proprietà medicinali) i cui semi si mescolano durante la mietitura con il grano stesso.
Da qui l’esigenza di selezionare il prodotto finito attraverso una pulizia altamente affidabile ovvero in assenza di scarto buono, ancor più prezioso per bassi volumi produttivi propri del biologico a Km 0. Ad oggi sul mercato sono presenti macchinari di tipo industriale adatti a medi grandi volumi produttivi, mentre per piccole produzioni il mercato non offre alcuna soluzione di particolare interesse[1]
Il progetto prevede quindi la costruzione di una macchina selezionatrice in grado di riconoscere colore e dimensione di ciascun chicco separandolo dai semi delle infestanti.
I componenti utilizzati e la meccanica impiegata permettono il funzionamento con un consumo di energia decisamente basso (assorbimento totale della macchina non superiore a 50W) tale da permettere l’autonomia energetica della selezionatrice, ovvero l’alimentazione diretta sul campo da pannello fotovoltaico.
[1] Fino agli anni ’50, prima dell’introduzione della chimica in agricoltura, esistevano macchine selezionatrici puramente meccaniche adatte a medi volumi produttivi con alte percentuali di scarto del seme buono. Con l’uso dei diserbanti tollerati dalle nuove qualità ibride di grano, il problema della pulitura meccanica dopo la mietitura è venuto meno fino all’avvento del biologico. Ciò che offre oggi il mercato per i piccoli produttori, sono appunto le vecchie macchine anni’50 ristrutturate (addirittura esiste un mercato, ormai più di antiquariato, per compravendita di svecciatoi dell’inizio del secolo scorso).
Descrizione sintetica di funzionamento
Il progetto consiste nella realizzazione di una selezionatrice ottica composta sostanzialmente da un raccoglitore/convogliatore, che attraverso una coclea spinge il grano in un opportuno condotto generando una sequenza ordinata di chicchi, tale da permetterne il riconoscimento da parte di un sensore di immagine.
Il raccoglitore/convogliatore è stato realizzato con lamiera opportunamente piegata e rivettata a formare un contenitore tronco-piramidale, dove nel centro è stato realizzato l’alloggio per il motore passo-passo che muove la coclea.
Nel funzionamento i chicchi sono forzati a percorrere il canale elicoidale esistente tra la coclea e il condotto, in modo ordinato, generando una sequenza rilevabile dal sensore di immagine.
Quando nella sequenza sono presenti dei semi di colore e/o forma differente [2] dallo standard richiesto, il PLC Siemens S7-1200 opera una selezione del prodotto attraverso un pistone elettromeccanico, che apre un opportuno foro di caduta.
La componentistica utilizzata, ovvero HMI (Touch Screen), PLC, sensore di immagine, motore passo-passo e pistone elettromeccanico, è stata scelta accuratamente al fine di garantire un assorbimento complessivo di potenza non superiore a 50W. Ciò permette di alimentare la selezionatrice ottica mediante un pannello fotovoltaico in isola (stand-alone). In questo modo la ridotta velocità di produzione, adatta a piccoli volumi, è compensata dall’autonomia energetica della macchina che può operare anche in campo aperto.
L’utilizzo del pannello fotovoltaico ha consentito l’impiego del PLC come regolatore di carica della batteria alimentata dal modulo stesso.
[2] La veccia è di colore nero/grigio scuro, mentre il grano classico varietà antica (es. Senatore Cappelli) giallo-oro.
PER LA PRESENTAZIONE COMPLETA SI VEDA
PROGETTO DIDATTICO SELEZIONATRICE OTTICA