RAPID PROTO (SZ.3.3)

Tateo’s Interdisciplinary Lifelong Learning Project

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LEARNING - BLOG - COMMUNITY

Learning, knowledge sharing and Communities engagement about: Artificial Intelligence, Augmented / Virtual / Mixed Reality, Automation, Electronics, Computer Science and Information Technology, Mobile Technologies, Problem Solving, Readings, Social Media, Simulation, Artificial Vision, Work and Soft Skills

by Tateo Giovanni Battista

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LEARNING

SIMULATION

Rapid Prototyping as alternative to the Simulation,

[IT] La prototipazione rapida, metodologia alternativa alla Simulazione,

Hashtag keywords: #simulation #modeling #rapidPrototyping #3dPrinting #additiveManufacturing #labView #matLab #Simulink #TILLL #TateoBlog 

Summary. Simulation has limitations in the current economic and technological scenario. Rapid Prototyping is already a valid alternative to Simulation in many sectors including the design of embedded electronic systems, systems for digital signal processing and manufacturing through additive technology (3D printing). 

{La Simulazione presenta dei limiti nello scenario economico e tecnologico attuale. La Prototipazione Rapida costituisce già una valida alternativa alla Simulazione in molti settori tra cui quello della progettazione di sistemi elettronici embedded, di sistemi per l'elaborazione digitale dei segnali e nella manifattura attraverso tecnologia additiva (stampa 3D)}

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1. Accuracy and Reliability of the model

{Accuratezza ed Affidabilità del modello}

  The simulation offers a convenient and economical methodology for the design of complex systems because it allows to verify a wide range of hypotheses and to detect any errors before physically building the system.

  However, the effectiveness of the simulation depends on the reliability of the model used and since the model is necessarily a simplification representation of the system, the reliability of the solution depends on the quality of this "simplification".

 {La simulazione offre una metodologia comoda ed economica per la progettazione di sistemi complessi perché permette di verificare un ampio spettro di ipotesi e di rilevare eventuali errori prima di realizzare il sistema fisicamente. 

  Tuttavia l’efficacia della simulazione dipende dalla affidabilità del modello utilizzato e poiché il modello è necessariamente una rappresentazione semplificazione del sistema, l’affidabilità della soluzione dipende dalla qualità di questa “semplificazione”}

  The degree of complexity of the model is the result of a compromise: it must be sufficiently close to the functional nature of the real system, without however becoming too complex

  A model often provides a partial representation of the real system, ie it represents only the aspects useful for the simulation. For example, if we are interested in the geometry of a ship, then it will be sufficient that its computer model contains only its 3D representation, leaving out the colors and surface renderings, so that the user can easily rotate and enlarge the computer model.

  {Il grado di complessità del modello è frutto di un compromesso: esso deve essere sufficientemente vicino alla natura funzionale del sistema reale, senza però diventare troppo complesso.

  Un modello spesso fornisce una rappresentazione parziale del sistema reale, ossia rappresenta soltanto gli aspetti utili per la simulazione. Per esempio se siamo interessati alla geometria di una nave, allora sarà sufficiente che il suo modello computerizzato contenga esclusivamente la sua rappresentazione 3D, tralasciando i colori ed i rendering delle superfici, in modo che l'utente possa ruotare e ingrandire facilmente il modello computerizzato}

  It is therefore clear how fundamental a good modeling is to obtain an effective and efficient simulation, that is how important it is to know how to decide and properly dose the aspects of the physical system to be included in the model, and those to be excluded.

  {Si evince quindi quanto sia fondamentale una buona modellazione per ottenere una simulazione efficace ed efficiente, ossia quanto sia importante saper decidere e dosare opportunamente gli aspetti del sistema fisico da includere nel modello, e quelli da escludere}

Hashtag keywords: #simulation #modeling #complexity

Resources and Insights

{Fonti ed approfondimenti}

(1) Dalla modella alla simulazione, elettronica news

(2) Finite Element Mesh Refinement, Comsol

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2. Costi e Time to Market

Viviamo un’era tecnologica in continua evoluzione ed una situazione economica caratterizzata da forte competizione. I tempi sono sempre più compressi ed alle aziende si richiede una forte reattività per far fronte alle nuove richieste del mercato nel minor tempo possibile e senza rinunciare alla qualità. Per queste ragioni occorre individuare tecnologie innovative e alternative rispetto alla simulazione che rendano possibile l’abbattimento dei costi e la riduzione del time to market.

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3. Prototipazione Rapida

 
Sempre più frequentemente e per un numero crescente di applicazioni, si va prefigurando una opzione alternativa al connubio modellazione-simulazione che si chiama Prototipazione Rapida. Questa metodologia di progettazione consiste nel considerare il prototipo reale al posto del modello. Praticamente, a differenza della simulazione classica in cui il modello è una astrazione virtuale dei componenti fisici, il sistema sottoposto alla prototipazione rapida è realizzato con gli stessi componenti fisici che costituiranno il sistema finale oggetto dello studio. L'hardware utilizzato per la simulazione può diventare anche l'hardware del sistema finale, consentendo così un passaggio rapido e immediato alla fase di ingegnerizzazione e di produzione del sistema. Si osservi che anche se la simulazione è più economica in quanto la definizione e configurazione del sistema avviene in modo astratto all'interno del calcolatore, la prototipazione rapida offre il vantaggio di valutare la fattibilità e l'affidabilità del sistema finale. 
Oggi per numerose applicazioni, una del­le opzioni di svilupp­o alternative alla si­mulazione che permette di scongiurare rischi derivanti da errori di modellazione è quella basata sulla realizzazione fisica in tempi brevi del prototipo a partire da una sua definizione matematica che è scaturita da un sistema di progettazione assistita dal calcolatore (CAD). Questa metodologia è nota col termine di Prototipazione Ra­pida. Anche se l­a simulazione è più e­conomica e rapida del­la prototipazione, l’avvento di sistemi di proto­tipazione rapida hann­o reso conveniente qu­esto tipo di approcci­o alla progettazione.

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4. Ambienti di Prototipazione Rapida

Questo approccio sta prendendo piede. Per esempio per la progettazione di sistemi elettronici embedded esiste oggi una ampia disponibilità di schede che permettono di realizzare direttamente il prototipo di quanto si sta progettando che ha il vanta­ggio di consentire la valutazione della fa­ttibilità e affidab­ilità del sistema fin­ale in quanto realizz­ato con gli stessi co­mponenti fisici che i­nvece nel simulatore ­sono virtuali.

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5. Prototipazione Rapida e Sistemi Elettronici

 
Di seguito una rassegna delle principali piattaforme per la prototipazione rapida di sistemi elettronici:

• National Instruments. Alcuni­ produttori di sistem­i di modellazione e simulazione, come per ­esempio National Inst­ruments, rende dispon­ibile un'ampia gamma ­di hardware per la pr­ototipazione rapida c­he può essere diretta­mente utilizzato dal ­simulatore per emular­e la funzionalità har­dware del sistema fin­ale. L'hardware compa­tibile con il simulat­ore a sua volta può d­iventare anche l'hard­ware del sistema fina­le, consentendo così un passaggio rapido e­ immediato alla fase ­di ingegnerizzazione ­e di produzione del s­istema embedded.
• Il La­bView C Generator per­mette di trasferire l­'algoritmo progettato­ nell'ambiente di pro­grammazione di LabVie­w su ogni tipo proces­sore in quanto codice­ sorgente C. È possib­ile creare codice Ans­i C dai virtual instr­ument per poter integ­rare tale software co­n quello preesistente­ sul sistema target. ­In tal modo, il model­lo simulato e validat­o può essere coerente­mente trasferito sull­'hardware del sistema­ finale senza che ci ­sia disallineamento d­ovuto alla transcodif­ica manuale dal siste­ma di modellazione e ­simulazione al target­ finale.
• Matlab/Simulink. Un altro approccio al­la simulazione basato­ sulla prototipazione­ rapida è quello dell­'ambiente Matlab/Simu­link di MathWorks che­ prevede una serie di­ toolbox che rendono ­compatibili una serie­ di target hardware a­mpiamente utilizzati ­per l'implementazione­ di applicazioni embe­dded, come i Dsp, la ­logica programmabile ­Fpga, microcontrollor­i 8/16/32 bit, ecc. c­he possono essere dir­ettamente collegati a­ll'ambiente di modell­azione e simulazione ­in modo da poter eseg­uire le prove in real­-time sul target hard­ware programmato con ­il codice generato au­tomaticamente dal mod­ello (Matlab o Simuli­nk) ed eseguire le mo­difiche al sistema fa­cendo riferimento al ­modello.

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6. Prototipazione di sistemi per la Elaborazione Digitale del Segnale

Matlab and Simulink supportano le schede Mega 2560 e Uno di Arduino, che costituiscono due piattaforme di computing estremamente economiche ed open source e che consentono di prototipare in maniera rapida applicazioni basate sull'elaborazione digitale del segnale.

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7. 3D Printing: the most modern technology for physical prototyping

{Stampa 3D: la tecnologia più moderna per la prototipazione fisica} 

  The revolutionary technology of Additive Manufacturing, is registering a high consensus in the industrial world because this technology, allowing to reinvent rapid prototyping and the production of final parts, poses stimulating challenges to designers.

  {La rivoluzionaria tecnologia della stampa 3D (Additive Manufacturing in lingua inglese), sta registrando un elevato consenso nel mondo industriale perché questa tecnologia permettendo di reinventare la prototipazione rapida e la produzione di parti finali, pone sfide stimolanti ai progettisti}

  The 3D printing process, in fact, opens up new perspectives not only for the construction of prototypes, but also for the production of final products. In fact, think that it allows for example to speed up production up to ten times compared to previous technologies.

  {Il processo di stampa 3D, infatti, apre nuove prospettive non solo per la costruzioni dei prototipi, bensì anche per la produzione dei prodotti finali. Infatti si pensi che esso permette per esempio di velocizzare la produzione fino a dieci volte rispetto alle precedenti tecnologie}

  If you are interested in learning more about the topics of 3d printing and Additive Manufacturing, then allow me to invite you to continue consulting the Learning section of TILL by reading the following article, which talks about these revolutionary technologies dedicated to rapid prototyping and industrial production.

  {Se ti interessa approfondire gli argomenti della stampa 3d e dell'Additive Manufacturing, allora permettimi di invitarti a proseguire la consultazione della sezione Learning di TILL con la lettura del seguente articolo, che parla appunto di queste rivoluzionarie tecnologie dedicate alla prototipazione rapida ed alla produzione industriale.}

3D Printing and Additive Manufacturing: the most modern technologies for physical prototyping and industrial production.

{Stampa 3D e Produzione Additiva: le più moderne tecnologie per la prototipazione fisica e la produzione industriale}

(SZ.3.3.7)

 

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8. Fonti ed approfondimenti

In seguito ho riportato alcuni riferimenti alle fonti che ho consultato durante la redazione di questo articolo e che ti suggerisco di utilizzare per approfondire gli argomenti che ho trattato al suo interno.

(1) L’unico limite è l’immaginazione, Mario Malcangi, Selezione di Elettronica, 3 giugno 2013
(2) Dalla modellazione alla simulazione, Mario Malcangi, Selezione di Elettronica, 14 gennaio 2013
(3) La nuova era della prototipazione rapida, Juergen Jaeger, Selezione di Elettronica, 23 novembre 2009
(4) Home » Selezione di Elettronica » Embedded » Progettazione rapida basata su Fpga, Progettazione rapida basata su Fpga

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9. More generally

{Più in generale}

In questo articolo abbiamo analizzato i limiti dell'approccio classico basato sul binomio modellazione-simulazione ed i vantaggi offerti dall'approccio alternativo costituito dalla prototipazione rapida, in particolare per applicazioni di progettazione di elettronica embedded e per la manifattura basata su tecnologia additiva (stampa 3D). Ma se vuoi esaminare la fase della modellazione all'interno del processo di simulazione da un punto di vista più generale, allora ti invito a proseguire la consultazione della sezione Learning di Tateo-Blog con la lettura dell'articolo seguente.

The modeling

{Modellazione}

(SZ.3)

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§10. Stay up to date

[IT] Rimani aggiornato

If you are interested in the topics covered in the current article and want to be informed about my most recent updates dealing with them, then I invite you to register on:

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{Se sei interessato agli argomenti trattati nell'articolo corrente e vuoi essere informato sui miei aggiornamenti più recenti che trattano di essi, allora ti invito a registrarti:

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§11. Let's keep in touch,

[IT] Teniamoci in contatto.

  I hope you enjoyed this article, belonging to the Learning (>) section of the Tateo's Interdisciplinary Lifelong Learning (TILLL) project (>), and that the notes and observations I gathered within it meets your interests. 

  If you want stay tuned with the TILLL project evolution, then I invite you to follow the next upgrades that are published on the TILLL's Blog and on the social media pages dedicated to the TILLL community.

  {Spero che questo articolo, appartenente alla sezione Learning (>) del progetto Tateo's Interdisciplinary Lifelong Learning (TILLL) (>), ti sia piaciuto e che le note e le osservazioni che ho raccolto al suo interno soddisfino i tuoi interessi. 

  Se vuoi rimanere aggiornato sull'evoluzione del progetto TILLL, allora ti invito a seguire i prossimi aggiornamenti che vengono pubblicati sul Blog di TILLL e sulle pagine social dedicate alla community TILLL}

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§11. Let's keep in touch,

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§12. Something about me, the founder and author of Tateo~Blog Project.

[IT] Qualcosa su di me, il fondatore e sull'autore del progetto Tateo~Blog.

First of all, thank you for visiting one of the pages of my blog. My name is Giovanni Battista Tateo (shortly Bat) and I am the founder and author of a project of Interdisciplinary Lifelong Learning of which the Tateo~Blog (:::) blog is the means of sharing. I was initially an Information Technology expert, and later I became an electronic engineer, specializing in industrial Automation. I'm passionate about Artificial intelligence, Virtual Reality, Simulation, and I'm an expert in Artificial Vision applied to industrial Automation. Currently, and starting four years ago, I am employed as a Proposal Engineer at Mer Mec S.p.A. (:::) company. Previously, starting in 2004, I was employed, always at the same company, as a Designer of Artificial Vision Systems and Image Processing Algorithms, applied in particular to Railway Diagnostics. I am a supporter and promoter of Lifelong Learning, Social Networking and Knowledge Sharing by means of the web. If you want more details about me, visit the About Me (:::) page.

[IT] Innanzitutto ti ringrazio per aver visitato una delle pagine del mio blog. Mi chiamo Giovanni Battista Tateo (brevemente Bat) e sono il fondatore e l'autore di un progetto Lifelong Learning Interdisciplinare di cui il blog Tateo~Blog (:::) ne è il mezzo di condivisione. Sono stato in principio un esperto di Informatica, e in seguito sono diventato un Ingegnere Elettronico, specializzato in Automazione Industriale. Sono un appassionato di Intelligenza Artificiale, Realtà Virtuale, Simulazione, e sono un esperto di Visione Artificiale applicata all'Automazione Industriale. Attualmente, ed a partire dall'anno 2016, sono impiegato come Proposal Engineer presso la società Mer Mec S.p.A. (:::). Precedentemente, a partire dal 2004, sono stato impiegato, sempre presso la stessa società, come Progettista di Sistemi di Visione Artificiale e di Algoritmi di Elaborazione delle Immagini, applicati in particolare alla Diagnostica Ferroviaria. Sono un sostenitore e promotore dell'apprendimento permanente, dei social network e della condivisione delle conoscenze tramite il web. Se vuoi ulteriori dettagli su di me, visita la pagine About Me (:::).

  References to contact me. Following you can find my personal references that you can use if you want to contact me directly, and the links to my social accounts that you can use to follow me or to keep in touch with me by means of social media networks.

  [IT] Riferimenti per contattarmi. In seguito puoi trovare i miei riferimenti personali che puoi utilizzare se vuoi contattarmi personalmente, ed i collegamenti ai miei account social che puoi utilizzare per seguirmi e rimanere in contatto con me tramite le reti di social media.

Eng. Tateo Giovanni Battista

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