\chapter{Introduzione}
\label{ch:introduzione}
Negli ultimi anni, il settore delle macchine movimento terra è evoluto verso architetture elettroniche sempre più ampie.
Similmente ai veicoli stradali, i moderni mezzi d'opera integrano numerose \ac{ecu} e una vasta rete di sensori e attuatori, interconnessi
tramite il protocollo \ac{can} suddivisi in uno o più bus.
L'elevata mole di dati generati ha permesso lo sviluppo di sistemi telematici, diagnostici e di fleet management per monitorare lo stato di salute
del mezzo, ottimizzare i consumi e pianificare la manutenzione \cite{telematics_industrial_vehicle}.\\
\\
Tuttavia, l'accesso a questi sistemi viene limitato dai sistemi proprietari dei costruttori: sebbene i dati \ac{can} grezzi siano leggibili tramite strumenti
di diagnostica, spesso questi non seguono standard come \ac{sae} J1939 e vengono offuscati da \ac{id} proprietari, decodificati dentro ecosistemi chiusi.
Ad esempio, il sistema \textit{KOMTRAX}\texttrademark di Komatsu consente, tra varie possibilità, il tracciamento remoto, geofencing e l'analisi
di efficienza del mezzo \cite{komatsu_komtrax_specification}, che pur essendo efficace per monitoraggio e controllo, è una piattaforma che non espone
i frame \ac{can} né permette l'integrazione con software di terze parti. Operano in maniera simile altri sistemi proprietari, tra i quali \textit{VisionLink}\texttrademark (Caterpillar),
\textit{JDLink}\texttrademark (John Deere), \textit{LiDAT}\texttrademark (Liebherr), \textit{SiteWatch}\texttrademark (CASE e New Holland).\\
Per le aziende con flotte multimarca, questa mancanza di accessibilità impedisce lo sviluppo di soluzioni diagnostiche unificate e l'analisi approfondita delle
condizioni specifiche del mezzo.\\
\\
Il presente lavoro di tesi nasce da questa esigenza operativa, in collaborazione con l'azienda edile CAT (s.n.c.). L'impresa ha espresso l'interesse a disporre di
strumenti diagnostici brand-agnostic per il monitoraggio della propria flotta di mezzi d'opera multimarca impiegati in scavi e movimento terra, in particolare
per scopi di manutenzione predittiva e monitoraggio delle condizioni del veicolo. \\
In questo contesto, ha messo a disposizione per le attività di sperimentazione un escavatore Komatsu PC210 NLC-8, consentendo l'acquisizione di dati
in condizioni operative reali e la validazione delle metodologie di reverse engineering.

\section{Contesto}
\label{sec:contesto}

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\subsection{Obiettivi}
\label{sec:obiettivo}
L'obiettivo di questo elaborato è lo sviluppo di un sistema per l'acquisizione, la decodifica e l'analisi dei dati di un escavatore idraulico provenienti dal suo \ac{can} bus.
Nello specifico, il lavoro si articola in:
\begin{itemize}
    \item \textbf{Identificazione:} Individuazione della porta diagnostica contenente un nodo \ac{can};
    \item \textbf{Acquisizione dati:} Sviluppo di un'interfaccia hardware per il logging dei messaggi \ac{can} in tempo reale;
    \item \textbf{Reverse engineering:} Decodifica delle comunicazioni proprietarie Komatsu;
    \item \textbf{Analisi dati:} Traduzione dei dati decodificati in parametri fisici.
\end{itemize}

\section{Komatsu PC210 NLC-8}
\label{subsec:komatsu_pc210}
Il veicolo oggetto di studio è l'escavatore Komatsu PC210 NLC-8: si tratta di un escavatore idraulico cingolato
di media portata, appartenente alla serie "Dash 8". La designazione NLC (Narrow Long Crawler) identifica una configurazione del
sottocarro caratterizzata da una carreggiata ridotta e una maggiore lunghezza del telaio, ottimizzata per applicazioni che richiedono
un ingombro trasversale contenuto. \cite{komatsu_pc210_8_2017_brochure}

\begin{table}[htbp]
\centering
\captionsetup{skip=2pt}
\caption{Specifiche tecniche secondo \citeauthor{komatsu_pc210_8_2017_brochure}}
\label{tab:specifiche_nlc8}
\footnotesize
\renewcommand{\arraystretch}{0.85}
\setlength{\tabcolsep}{4pt}
\begin{tabular}{@{} p{4.5cm} p{9.5cm} @{}}
\toprule
\multicolumn{2}{@{}l}{\textbf{Powertrain}} \\
\midrule
Motore & Komatsu-Cummins SAA6D107E-1: Diesel common rail, 6 cilindri in linea, turbo aftercooled \\
Cilindrata & 6,69 L \quad (Alesaggio $\times$ Corsa: 107 $\times$ 124 mm) \\
Potenza (ISO 14396) & 116 kW (156 bhp) @ 2.000 rpm \\
Normativa emissioni & EU Stage IIIA \\
\midrule
\multicolumn{2}{@{}l}{\textbf{Impianto idraulico e scavo}} \\
\midrule
Pompe idrauliche & HydrauMind E-CLSS, 2 pompe a pistoni assiali a cilindrata variabile \\
Portata e pressioni max & 2 $\times$ 219 L/min \quad (Impl./Trasl.: 380 bar, Rotaz.: 295 bar) \\
Forza di scavo & 16.500 kg (benna) / 13.800 kg (braccio) \\
Capacità benna & 1,68 m$^3$ \\
Modalità operative & 5 (Power, Economy, Breaker, Attachment, Lifting) \\
\midrule
\multicolumn{2}{@{}l}{\textbf{Pesi e dimensioni}} \\
\midrule
Peso operativo & 23.360 kg \\
Carreggiata / Passo & 2.040 mm / 4450mm \\
Pattini & 700 mm \\
Profondità di scavo massima & 6.620 mm \\
\midrule
\multicolumn{2}{@{}l}{\textbf{\ac{can} bus}} \\
\midrule
Architettura & Singolo bus SAE J1939 con ID proprietari \\
ID bit / baudrate & 11-bit e 29-bit / 250 kbps \\
\bottomrule
\end{tabular}
\end{table}






\begin{figure}[htbp]
    \centering
    \begin{subfigure}{1\textwidth}
        \centering
        \includegraphics[width=\textwidth]{assets/images/pc210nlc-8/IMG_0002.jpeg}
        \caption{Frontalmente}
        \label{fig:komatsu_front}
    \end{subfigure}
    \hfill
    \begin{subfigure}{1\textwidth}
        \centering
        \includegraphics[width=\textwidth]{assets/images/pc210nlc-8/IMG_0001.jpeg}
        \caption{Dal retro}
        \label{fig:komatsu_rear}
    \end{subfigure}
    \caption{Komatsu PC210 NLC-8, oggetto di questo elaborato di tesi}
    \label{fig:komatsu_overview}
\end{figure}