Feasibility Study of an Automated System for Testing Refrigerated Display Cabinets

This Master's thesis focuses on the analysis and design of an automated system for opening and closing refrigerated display cabinet doors during performance tests. The proposed system supports the evaluation of energy efficiency and thermal performance, as described in the BS EN ISO 23953 standard, which imposes a series of rigorous and repeated door operating cycles. It must ensure compliance with prescribed parameters such as opening frequencies, operating times, and opening angles, without modifying the functionality of the cabinets and without damaging their structure. The main objective is to develop a solution characterized by high universality and automation. The proposed system is designed to adapt to the different configurations of refrigerated display cabinets, such as vertical cabinets with hinged or sliding doors and horizontal cabinets. A key aspect of the proposed system is that, for the different configurations of refrigerated display cabinets, no invasive mechanical modifications will be required, so the structure will remain almost unchanged. This approach aims to reduce setup time and minimize manual adjustments. Such adaptability is particularly important because, as will be discussed, each refrigerated cabinet has doors with different characteristics in terms of mass, inertia, friction, damping systems, and closing behavior. To assess the feasibility of the proposed automation concept, different technological architectures are considered and compared with respect to the main functional, mechanical, and control requirements of the application. In addition to the mechanical design and actuator selection, this thesis analyzes the control logic and the integration of diagnostic functions. These features enable real-time monitoring of system performance and allow identification of anomalies such as failed gripping operations, abnormal torque variations, or unexpected power absorption patterns, improving both the reliability and repeatability of the testing process. The work was carried out at CAREL Industries S.p.A., where several measurements and tests were performed on refrigerated display cabinets available within the company facilities. The final goal is to provide an industrially scalable solution that improves test efficiency, reduces operator intervention and supports compliance with regulatory testing standards.

Questa tesi di laurea magistrale si concentra sull’analisi e sulla progettazione di un sistema automatizzato per l’apertura e la chiusura delle porte delle vetrine refrigerate durante le prove prestazionali. Il sistema proposto supporta la valutazione dell’efficienza energetica e delle prestazioni termiche, come descritto dalla norma BS EN ISO 23953, che impone una serie di cicli rigorosi e ripetuti di apertura e chiusura delle porte. Il sistema deve garantire il rispetto dei parametri prescritti, quali la frequenza di apertura, i tempi di funzionamento e gli angoli di apertura, senza modificare la funzionalità delle vetrine e senza danneggiarne la struttura. L’obiettivo principale è sviluppare una soluzione caratterizzata da un elevato grado di universalità e automazione. Il sistema proposto è progettato per adattarsi alle diverse configurazioni di vetrine refrigerate, come vetrine verticali con porte a battente o scorrevoli e vetrine orizzontali. Un aspetto fondamentale del sistema proposto è che, per le diverse configurazioni di vetrine refrigerate, non siano necessarie modifiche meccaniche invasive, in modo che la struttura rimanga pressoché invariata. Questo approccio mira a ridurre i tempi di configurazione e a minimizzare le regolazioni manuali. Tale adattabilità è particolarmente importante perché, come verrà discusso, ogni vetrina refrigerata presenta porte con caratteristiche differenti in termini di massa, inerzia, attrito, sistemi di smorzamento e comportamento in chiusura. Per valutare la fattibilità del concetto di automazione proposto, vengono considerate e confrontate diverse architetture tecnologiche rispetto ai principali requisiti funzionali, meccanici e di controllo dell’applicazione. Oltre alla progettazione meccanica e alla selezione degli attuatori, questa tesi analizza la logica di controllo e l’integrazione di funzioni diagnostiche. Queste funzionalità consentono il monitoraggio in tempo reale delle prestazioni del sistema e permettono di identificare anomalie quali operazioni di presa non riuscite, variazioni anomale di coppia o andamenti inattesi dell’assorbimento di potenza, migliorando sia l’affidabilità sia la ripetibilità del processo di prova. Il lavoro è stato svolto presso CAREL Industries S.p.A., dove sono state effettuate diverse misure e prove su vetrine refrigerate disponibili presso le strutture aziendali. L’obiettivo finale è fornire una soluzione industrialmente scalabile che migliori l’efficienza delle prove, riduca l’intervento dell’operatore e supporti il rispetto degli standard normativi di prova.