IT202000003886A1 - Assieme di rilevazione a sensori ottici multipli - Google Patents

Description

Descrizione del trovato avente per titolo:

"ASSIEME DI RILEVAZIONE A SENSORI OTTICI MULTIPLI"

CAMPO DI APPLICAZIONE

Il presente trovato si riferisce ad un assieme di rilevazione a sensori ottici multipli atto a rilevare segnali ottici.

In particolare, detti segnali ottici sono in uno o pi? intervalli di lunghezza d?onda di radiazioni elettromagnetiche nel visibile e/o nel vicino infrarosso e/o vicino ultravioletto.

Detto assieme di rilevazione ? atto ad effettuare analisi di oggetti mediante rilevazione delle suddette radiazioni elettromagnetiche.

Il presente trovato si riferisce, inoltre, ad un procedimento per la rilevazione di segnali ottici, ad un apparato per la rilevazione di propriet? ottiche di uno o pi? oggetti, comprendente, integrabile o cooperante con detto assieme di rilevazione a sensori ottici multipli e ad un programma atto a determinare l?esecuzione del detto procedimento.

Il presente trovato pu? trovare applicazione, ad esempio, in ambito industriale, alimentare, chimico, biochimico o altro e in modo particolarmente vantaggioso in quei campi in cui ? richiesto processare un elevato numero di oggetti in breve tempo. Ad esempio, una possibile applicazione del presente trovato ? nell?ambito del controllo qualit?.

STATO DELLA TECNICA

? noto che, studiando l?interazione tra una qualsiasi sostanza o molecola e una radiazione elettromagnetica, ? possibile non solo rilevare la sostanza/molecola contenuta in, od associata ad, un oggetto, ma eventualmente anche discriminarla da altre sostanze/molecole sempre in esso contenute. Tipicamente, a tale fine si impiega uno spettrofotometro. Un inconveniente degli spettrofotometri ? che non possono essere configurati e ottimizzati per specifiche applicazioni in quanto non ? possibile impostame il funzionamento per rilevare le specifiche lunghezze d?onda di interesse.

Inoltre, un inconveniente dello spettrofotometro ? che non ? applicabile ove sia richiesto analizzare un numero elevato di oggetti, movimentati su, per esempio, un convogliatore di trasporto ad una velocit? sostenuta e con tempi di acquisizione molto ristretti.

Per risolvere almeno parzialmente alcuni dei problemi sopraccitati, ? noto l?utilizzo di apparati per la rilevazione di lunghezze d?onda provvisti di sensori ottici, come fotodiodi o fototransistor o simili, configurati singolarmente o come vettori/matrici di fotodiodi o fototransistor.

Qualora sia necessario rilevare pi? di una sostanza o molecola nello stesso oggetto, ciascuna presentante il suo specifico spettro, pu? essere necessario prevedere un numero di sensori ottici idoneo a rilevare le diverse lunghezze d?onda d?interesse che caratterizzano le sostanze o molecole da ricercare.

Solitamente vengono selezionate determinate lunghezze d?onda o stretti intervalli di lunghezze d?onda, ad esempio quelli nei quali una determinata sostanza o molecola di interesse fornisce una risposta pi? elevata, escludendo parte della risposta spettrale, o spettro, ottenuta. I dati cos? rilevati vengono poi elaborati per ottenere i parametri indicativi solitamente utilizzati nelle specifiche applicazioni, ad esempio un rapporto tra le risposte a due lunghezze d?onda prefissate o funzioni pi? complesse.

Si ha quindi l?inconveniente che l?esclusione di parte della risposta spettrale ottenuta causa una perdita di informazione che, se invece fosse inclusa nell?analisi, permetterebbe di ottenere una migliore sensibilit? e specificit? dei risultati ottenuti.

Ad esempio, gli apparati noti, utilizzando solo una limitata parte dell?informazione disponibile derivante dallo spettro, soffrono quando applicati all?analisi di oggetti che possono presentare composizioni variabili, non prevedibili e/o controllabili o non volute o inattese, che possono disturbare lo spettro per il quale detti apparati sono configurati, aumentando la possibilit? di generare falsi positivi e/o falsi negativi. In aggiunta, le ottiche complesse formate dai suddetti gruppi di diversi sensori ottici fra loro cooperanti, di cui sono provvisti tali apparati, non permettono la loro riconfigurazione per la rilevazione di altre sostanze o molecole oppure, se la permettono, lo fanno solo a fronte di laboriose operazioni e con l?intervento di tecnici specializzati.

Un ulteriore inconveniente ?, quindi, che gli apparati a sensori ottici noti difficilmente possono essere configurati per rilevare sostanze o molecole diverse da quelle per cui sono gi? stati configurati.

Questo inconveniente pu? essere particolarmente oneroso in quei processi produttivi il cui prodotto finale prevede una serie di trasformazioni intermedie, ciascuna delle quali richiede un controllo di qualit? spettrofotometrico, obbligando, di fatto, a dotare rimpianto di produzione di pi? dispositivi di rilevamento noti.

Una tipica applicazione dei dispositivi di rilevazione noti, nel settore alimentare, ? ad esempio in impianti di selezione e/o confezionamento di uova per la rilevazione di sangue all? interno delle uova stesse. Gli apparati sin qui noti nella tecnica non possono, ad esempio, essere usati per analizzare tipi di uova diverse rispetto a quelle per cui sono stati configurati.

Esiste pertanto la necessit? di perfezionare un assieme di rilevazione a sensori ottici multipli che possa superare almeno uno degli inconvenienti della tecnica.

In particolare, uno scopo del presente trovato ? quello di fornire un assieme di rilevazione a sensori ottici multipli che sia semplice, di facile applicazione e con un ottimale rapporto costo/beneficio.

Un altro scopo ? quello di poter utilizzare una parte pi? ampia o tutto lo spettro fornito da un oggetto in analisi, evitando di escludere informazioni che potrebbero essere utili ad aumentare l affidabilit? del risultato dell?analisi effettuata.

? altro scopo del presente trovato quello di fornire un assieme di rilevazione in grado di evitare o ridurre errori dovuti a falsi positivi e/o falsi negativi.

? pure uno scopo del presente trovato quello di fornire un assieme di rilevazione in grado di analizzare molteplici sostanze o molecole che emettono in bande di lunghezza d?onda anche distanti tra di loro.

Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questi ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO

Il presente trovato ? espresso e caratterizzato nelle rivendicazioni indipendenti. Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti dell?idea di soluzione principale.

In accordo con i suddetti scopi, forme di realizzazione qui descritte si riferiscono ad un assieme di rilevazione a sensori ottici multipli, che permette di superare i limiti della tecnica nota e di eliminare i difetti in essa presenti.

Nel presente testo, con il termine sensori ottici multipli si intende che l?assieme di rilevazione comprende una pluralit? di sensori ottici.

L?assieme di rilevazione ? atto a rilevare segnali ottici costituiti da uno o pi? intervalli di lunghezza d?onda di una radiazione elettromagnetica. In particolare, le suddette radiazioni elettromagnetica possono essere quelle dello spettro elettromagnetico risultante dall?interazione di una radiazione luminosa incidente con le sostanze o le molecole contenute in un oggetto.

Secondo forme di realizzazione, detti sensori ottici possono essere fotodiodi, fototransistor, fotorilevatori o sensori di spettro integrati basati su matrici di fotodiodi e/o fototransistor.

Secondo forme di realizzazione, detti sensori ottici appartengono ad una stessa categoria o sono una combinazione di varie categorie, ad esempio sensori di spettro o combinazioni di sensori di spettro e fotodiodi.

Detti sensori ottici sono idonei ad emettere un segnale di tipo elettrico correlato al segnale ottico rilevato in ingresso.

? un vantaggio il fatto di poter ampliare la banda di lunghezze d?onda dei segnali ottici acquisibili grazie all?impiego di sensori ottici di tipo diverso tra loro. Con sensori ottici di tipo diverso si intendono sensori incentrati su bande diverse di lunghezza d?onda e/o realizzati da costruttori diversi e/o con tecnologie diverse, sia appartenenti a categorie diverse che di tipo diverso all? interno di una stessa categoria.

Secondo forme di realizzazione, l?assieme di rilevazione comprende un gruppo ottico e un dispositivo di acquisizione dei segnali elettrici. Pu? inoltre comprendere un dispositivo di normalizzazione.

Detto gruppo ottico comprende una pluralit? di sensori ottici come descritti sopra.

Secondo forme di realizzazione, detto gruppo ? costituito da sensori ottici compatibili e/o incompatibili tra loro. Si possono quindi individuare, all? interno del gruppo ottico, sottoinsiemi di sensori ottici compatibili tra di loro.

Secondo il trovato, il dispositivo di acquisizione pu? presentare due o pi? interfacce di comunicazione. Le due o pi? interfacce di comunicazione sono uguali tra di loro, ad esempio sono tutte interfacce di tipo I2C, o tutte di tipo UART, o simili, preferibilmente di tipo I2C. Secondo il trovato, ogni sottoinsieme ottico ? operativamente collegato con una rispettiva interfaccia. Ad esempio, i sottoinsiemi ottici sono collegati tutti con una rispettiva interfaccia I2C.

Secondo forme di realizzazione, il dispositivo di normalizzazione riceve i segnali elettrici in uscita dal dispositivo di acquisizione, ed ? atto a rendere confrontabili segnali elettrici provenienti da sensori ottici di tipo diverso. E un vantaggio quindi poter rendere confrontabili segnali elettrici provenienti da sensori ottici di tipo diverso, che quindi possono fornire segnali diversi tra loro.

I segnali acquisiti da due sensori ottici di tipo diverso possono ad esempio essere non confrontabili tra di loro perch? detti sensori presentano sensibilit? diverse al segnale o diverse FWHM (Full Width at Half Maximum - larghezza a met? altezza) e quindi larghezze di banda diverse.

La possibilit? di usare sensori di tipo diverso permette di ampliare la larghezza di banda delle lunghezza d?onda acquisibili dall?assieme di rilevazione. Una larghezza di banda pi? ampia permette di utilizzare l?assieme di rilevazione per applicazioni anche molto diverse tra di loro. Ad esempio, l?assieme di rilevazione del trovato pu? essere in grado di rilevare varie sostanze o molecole che emettono in bande diverse o di effettuare analisi di complessit? maggiore che richiedono di utilizzare risposte spettrali su molteplici lunghezze d?onda.

In questo modo ? possibile aumentare l?accuratezza dell?analisi, in quanto ? possibile utilizzare l?informazione contenuta nell?intero spettro di emissione delle sostanze o molecole in analisi.

L?assieme descritto ? inoltre utilizzabile anche in linea in ambienti industriali e ad un costo ridotto rispetto ad uno spettrofotometro, oltre a presentare prestazioni tecniche superiori in termini di larghezza di banda e affidabilit? superiore rispetto ai dispositivi di rilevazione noti.

Forme di realizzazione qui descritte si riferiscono inoltre ad un apparato per la rilevazione di propriet? ottiche di uno o pi? oggetti comprendente, integrabile o cooperante con detto assieme di rilevazione a sensori ottici multipli.

Forme di realizzazione si riferiscono, inoltre, ad un procedimento per la rilevazione di segnali ottici mediante detto assieme di rilevazione a sensori ottici multipli e ad un programma atto a determinare l?esecuzione di detto procedimento per la rilevazione di segnali ottici.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Questi ed altri aspetti, caratteristiche e vantaggi del presente trovato appariranno chiari dalla seguente descrizione di forme di realizzazione, fomite a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui:

- la fig. 1 ? una rappresentazione schematica di un assieme di rilevazione a sensori ottici multipli secondo forme di realizzazione qui descritte; - la fig. 2 ? una rappresentazione schematica di una possibile configurazione di utilizzo dell?assieme di fig. 1;

- la fig.3 ? una rappresentazione schematica di un assieme di rilevazione a sensori ottici multipli secondo un?ulteriore forma di realizzazione qui descritta;

- la fig. 4 ? una rappresentazione schematica di un assieme di rilevazione a sensori ottici multipli secondo forme di realizzazione qui descritte associato ad un apparato per la rilevazione di propriet? ottiche secondo forme di realizzazione qui descritte.

Per facilitare la comprensione, numeri di riferimento identici sono stati utilizzati, ove possibile, per identificare elementi comuni identici nelle figure. Va inteso che elementi e caratteristiche di una forma di realizzazione possono essere convenientemente incorporati in altre forme di realizzazione senza ulteriori precisazioni.

DESCRIZIONE DI FORME DI REALIZZAZIONE

Si far? ora riferimento nel dettaglio alle possibili forme di realizzazione del trovato, delle quali uno o pi? esempi sono illustrati nelle figure allegate. Ciascun esempio ? fornito a titolo di illustrazione del trovato e non ? inteso come una limitazione dello stesso. Ad esempio, una o pi? caratteristiche illustrate o descritte, in quanto facenti parte di una forma di realizzazione, potranno essere variate o adottate su, o in associazione con, altre forme di realizzazione per produrre ulteriori forme di realizzazione. Resta inteso che il presente trovato sar? comprensivo di tali possibili modifiche e varianti.

Forme di realizzazione qui descritte, utilizzando le figure allegate, si riferiscono ad un assieme 10 di rilevazione a sensori ottici 11 multipli. Detto assieme 10 pu? essere, in particolare, atto a rilevare radiazioni elettromagnetiche nel visibile e/o nel vicino infrarosso e/o vicino ultravioletto.

Forme di realizzazione qui descritte si riferiscono, inoltre, ad un procedimento per la rilevazione di segnali ottici SO e ad un apparato 100 per la rilevazione di propriet? ottiche di uno o pi? corpi o oggetti O comprendente, integrabile o cooperante con detto assieme 10 (fig. 4). Secondo forme di realizzazione, l?assieme 10 ? atto a rilevare segnali di tipo ottico SO. I segnali ottici SO si intendono, nella presente descrizione, come segnali in uno o pi? intervalli di lunghezza d?onda di una radiazione elettromagnetica nel visibile e/o nel vicino infrarosso e/o vicino ultravioletto.

Ad esempio, e come descritto utilizzando la fig. 2, l?assieme 10 pu? rilevare segnali ottici SO provenienti da un corpo o oggetto O in analisi, opportunamente illuminato da una sorgente S luminosa. Come ulteriore esempio non raffigurato, l?assieme 10 ? atto a rilevare segnali ottici naturalmente emessi da corpi o oggetti O.

Secondo forme di realizzazione descritte utilizzando la fig. 1, l?assieme 10 comprende un gruppo ottico 12 comprendente una pluralit? di sensori ottici 11, ciascuno configurato per emettere segnali elettrici correlati ad un segnale ottico SO ricevuto in ingresso. Il segnale elettrico in uscita da detti sensori ottici 11 pu? essere un segnale analogico, ad esempio un livello di tensione elettrica, o un segnale numerico.

Inoltre, l?assieme 10 comprende un dispositivo di acquisizione 13 di segnali elettrici, configurato per acquisire segnali elettrici fomiti in uscita dal gruppo ottico 12.

In forme di realizzazione, il suddetto dispositivo di acquisizione 13 comprende, inoltre, una pluralit? di interfacce di comunicazione 15 dello stesso tipo. Ad esempio, tali interfacce di comunicazione 15 sono scelte tra interfacce tipo I2C o tipo UART, preferibilmente di tipo I2C.

In forme di realizzazione, la suddetta pluralit? di sensori ottici 11 del gruppo ottico 12 ? suddivisa in una pluralit? di sottoinsiemi 17 (fig. 1) ciascuno comprendente uno o pi? sensori ottici 11 compatibili tra di loro e non compatibili con i sensori 11 degli altri sottoinsiemi 17. Secondo forme di realizzazione, il numero di interfacce di comunicazione 15 ? uguale o maggiore al numero di detti sottoinsiemi 17 e ciascun sottoinsieme 17 di sensori 11 ? collegato ad una rispettiva di dette interfacce di comunicazione 15.

Vantaggiosamente, grazie alla suddivisione dei sensori 11 in sottoinsiemi 17 a ciascuno dei quali appartengono solo sensori 11 compatibili tra loro, si evita di dover sviluppare e gestire programmi di comunicazione basati su protocolli diversi, ad esempio programmi in protocollo I2C per la comunicazione con un?interfaccia I2C e programmi in protocollo UART per la comunicazione con un?interfaccia UART. Altres?, si evita di utilizzare tecniche di multiplexing dei segnali, che implementano una comunicazione di tipo seriale, a favore di una comunicazione di tipo parallelo, che prevede che i segnali siano acquisiti insieme nel tempo, riducendo quindi i tempi di acquisizione.

La suddetta suddivisione in sottoinsiemi 17 ? qui intesa come suddivisione in senso logico e non fisico, cio? non ? intesa come una suddivisione dei sensori ottici 11 in posizioni diverse o all? interno di involucri diversi, ma come una distinzione tra sensori ottici 11 con caratteristiche compatibili tra loro, laddove i sensori 11 di ciascun sottoinsieme 17 sono collegati ad una specifica e rispettiva interfaccia di comunicazione 15 a cui fa capo lo specifico sottoinsieme 17.

Qui e nella presente descrizione, la compatibilit? dei sensori 11 ? intesa come compatibilit? di comunicazione con l?interfaccia di comunicazione, ad esempio e in special modo in riferimento all? incompatibilit? sugli indirizzi di selezione del sensore condivisi tra dispositivi diversi.

I dispositivi a cui il sensore pu? essere interfacciato possono essere sistemi di visione artificiale, sensori di presenza o altri apparati atti ad integrare le informazioni elaborate dallo stesso.

Ad esempio, ci pu? essere incompatibilit? a causa di conflitti nella gestione degli indirizzi di sensori ottici 11 diversi nella comunicazione mediante un protocollo, come il protocollo I2C.

Secondo forme di realizzazione, i suddetti sensori ottici 11 sono scelti in un gruppo costituito da fotodiodi, fototransistor, fotorilevatori, sensori di spettro integrati basati su matrici di fotodiodi e/o fototransistor, o simili.

Secondo forme di realizzazione, detti sensori ottici 11 appartengono ad una stessa categoria o sono una combinazione di varie categorie di sensori, ad esempio sono tutti sensori di spettro o sono combinazioni di sensori di spettro e fotodiodi.

Ad esempio, possono essere utilizzati sensori di spettro incentrati su bande diverse di lunghezza d?onda, anche realizzati da costruttori diversi e/o con tecnologie diverse. E cos? possibile ampliare la larghezza di banda dei segnali ottici acquisibili.

Poich? l?assieme 10 prevede sensori ottici 11 di tipo diverso allo scopo di ampliare la larghezza di banda dei segnali ottici acquisibili dall?assieme 10, detti sensori ottici 11 potrebbero fornire segnali non confrontabili tra loro. I segnali acquisiti da due sensori ottici 11 di tipo diverso possono ad esempio essere non confrontabili tra di loro perch? presentano sensibilit? diverse al segnale ottico O o diverse FWHM (Full Width at Half Maximum - larghezza a met? altezza) e quindi larghezze di banda diverse.

Di conseguenza, secondo forme di realizzazione, l?assieme 10 comprende, inoltre, un dispositivo di normalizzazione 28 collegato al dispositivo di acquisizione 13. Il dispositivo di normalizzazione 28 ? configurato, in particolare, per normalizzare segnali elettrici acquisiti dal dispositivo di acquisizione 13.

Secondo forme di realizzazione, il dispositivo di normalizzazione 28 ? atto a rendere confrontabili segnali elettrici provenienti da sensori ottici 11 anche di tipo diverso.

Ad esempio, chiamati Vi(wi) e Vj(wj) i valori ottenuti in una specifica configurazione dell?assieme 10, definita ad esempio in termini di tempo di integrazione dei segnali elettrici o di setup ottico, da due fotodiodi 11 i-esimo e j-esimo corrispondenti alle lunghezze d?onde wi e wj, essi possono essere espressi come :

Vi(wi) = Si(RI); VJ(wJ) = SJ(RJ)

dove Si(.) e Sj(.) sono due funzioni - in generale diverse - che filtrano il segnale ottico RI e Rj e che inglobano le caratteristiche fisico/geometriche dei due diversi fotodiodi 11.

In questo esempio, ogni segnale pu? essere in prima istanza normalizzato per confronto con un segnale del bianco, definito come un segnale in assenza di oggetto O in analisi e ottenuto in fase di calibrazione per ogni detto fotodiodo 11.

In un esempio in cui la funzione ottica di interesse ? la trasmittanza si ha:

Ti(wi) = Vi(wi)/Vi<w>(wi)

con Vi<w>(wi) valore ottenuto dal fotodiodo i-esimo durante la fase di calibrazione del bianco.

La funzione sopra riportata fornisce un valore tra 0 e 1 corrispondente alla trasmittanza alla lunghezza d?onda wi.

Questo valore pu? essere calcolato identicamente anche per il fotodiodo j -esimo:

Tj(wj) = Vj(wj)/Vj<w>(wj)

esattamente come accadrebbe in un sistema dove i fotodiodi hanno le stesse caratteristiche f?sico/geometriche.

Eventuali fattori di correzione di non linearit? del segnale acquisito possono essere calcolati, in fase di configurazione, esattamente come accade in un sistema con fotodiodi di natura omogenea in quanto i calcoli vengono in ogni caso estrapolati fotodiodo per fotodiodo. Ovviamente una matrice di coefficienti di non linearit? deve, in questo caso, essere differenziata per ogni singolo fotodiodo (o al pi? per sottoinsiemi di fotodiodi omogenei), invece che avere natura ed applicazione globale. Come ulteriore esempio, se il sistema viene utilizzato avendo come scopo una classificazione dei campioni analizzati, modelli addestrati di predizione possono trattare i segnali elettrici dei diversi fotodiodi 11 come degli ingressi (entry) per un vettore di caratteristiche (feature vector).

Questi segnali elettrici possono essere soggetti a diversi tipi di elaborazione allo scopo di addestrare molteplici modelli alternativi per una valutazione comparativa. Indipendentemente dalla natura di tali elaborazioni (sia che contemplino o meno una forma di calibrazione come quella descritta precedentemente) nelle fasi di training le entry dei feature vectors , ovvero le quantit? derivate da ogni singolo fotodiodo 11, vengono implicitamente normalizzate sull'insieme (dataset) di addestramento entry per entry.

Queste procedure di normalizzazione hanno lo scopo di garantire che le varie classi di appartenenza identificate dal modello addestrato siano rappresentabili come punti n-dimensionali nello spazio delle features (ove n ? il numero di features) appartenenti ad un settore specifico, senza che l?ordine di grandezza degli intervalli di dominio delle diverse features influisca sulla estrapolazione del modello stesso.

Ad esempio, ipotizzando un modello a due classi, un training set costituito da 100 campioni di cui i primi 50 appartenenti ad una classe e gli ultimi alla seconda classe, in una configurazione in cui gli output dei fotodiodi vengano utilizzati senza elaborazione e in cui il fotodiodo iesimo risponda con valori tra 0 e 10 mentre il fotodiodo j-esimo risponda con valori tra 0 e 20 sui 100 campioni del training set, le features verranno normalizzate indipendentemente tra loro trasformando gli output diretti dei fotodiodi nelle features normalizzate :

Fi = Vi(wi) / 10 = Si(RI) /10;

Fj <= >Vj(wj) / 10 = Sj(Rj) /20;

ed inglobando quindi implicitamente le disomogeneit? fisico/geometriche delle diverse matrici di sensori 11.

In forme di realizzazione, il gruppo ottico 12 pu? comprendere inoltre una o pi? interfacce 31 di uscita dei segnali elettrici, configurate ad esempio come connettori per il cablaggio dei cavi 33 di segnale in uscita dai sensori ottici 11.

Secondo forme di realizzazione, il dispositivo di acquisizione 13 pu? essere un microcontrollore, un microprocessore, un microcomputer o simili, preferibilmente un microprocessore.

Secondo forme di realizzazione, il dispositivo di acquisizione 13 pu? comprendere una o pi? unit? centrale di elaborazione, o CPU 18, una o pi? memorie elettroniche, o moduli di memorizzazione 19, interfacce di uscita 20, sistemi di alimentazione 21 e/o circuiti ausiliari 22.

Secondo una forma di realizzazione non rappresentata nelle figure, il dispositivo di normalizzazione 28 pu? essere integrato nel dispositivo di acquisizione 13.

Secondo una variante non rappresentata nelle figure, il dispositivo di normalizzazione 28 pu? essere un?unit? esterna al dispositivo di elaborazione. Ad esempio, pu? comprendere dispositivi elettronici quali microprocessori, microcontrollori o simili atti a eseguire programmi firmware di normalizzazione dei segnali elettrici.

Secondo un?ulteriore variante non rappresentata nelle figure, il dispositivo di normalizzazione 28 pu? essere un circuito hardware, comprendente ad esempio dispositivi e componenti elettronici quali dispositivi logici, filtri, amplificatori, componenti passivi e simili e/o complementari.

Secondo una variante rappresentata in fig. 1, il dispositivo di normalizzazione 28 pu? essere compreso in un dispositivo di elaborazione 14 e ne utilizza i componenti, ad esempio un?unit? centrale di elaborazione 23 e una memoria elettronica 24.

Secondo forme di realizzazione, l?assieme 10 comprende il suddetto dispositivo di elaborazione 14.

Il dispositivo di elaborazione 14 pu? comprendere dispositivi elettronici quali microprocessori, microcontrollori, microcomputer o simili.

Il dispositivo di elaborazione 14 pu? comprendere una o pi? unit? centrali di elaborazione 23, una o pi? memorie elettroniche 24, interfacce di ingresso/uscita 25, sistemi di alimentazione 26 e/o circuiti ausiliari 27, eventualmente anche una banca dati elettronica (non illustrata).

Ad esempio, il dispositivo di elaborazione 14 pu? essere una qualsiasi forma di processore per computer utilizzabile in ambito informatico per elaborare dati vantaggiosamente nell?ambito di misura ed analisi di dati ottici.

L?una o pi? memorie elettroniche 24 e l?uno o pi? moduli di memorizzazione 19 possono essere connessi rispettivamente all?una o pi? unit? centrali di elaborazione 23 e all?una o pi? CPU 18 e possono essere una o pi? fra quelle commercialmente disponibili, come una memoria ad accesso casuale (RAM), una memoria a sola lettura (ROM), floppy disc, disco rigido, memoria di massa, o qualsiasi altra forma di archiviazione digitale, locale o remota.

In forme di realizzazione alternative, i dati generati dai dispositivi di acquisizione 13 e di elaborazione 14 possono essere memorizzati su altre memorie, anche esterne all?assieme 10.

Le istruzioni firmware, software e i dati possono essere ad esempio codificati e memorizzati nell?una o pi? memorie elettroniche 24 e/o l?uno o pi? moduli di memorizzazione 19 per comandare Luna o pi? unit? centrale di elaborazione 23 e/o Luna o pi? CPU 18.

Programmi firmware e/o software (o istruzioni o codice per programma) leggibili dal dispositivo di acquisizione 13 e/o dal dispositivo di elaborazione 14 possono determinare quali compiti siano realizzabili in accordo con il procedimento secondo la presente descrizione. Il dispositivo di acquisizione 13 e/o il dispositivo di elaborazione 14 possono includere programmi per generare e/o memorizzare informazioni e dati introdotti o generati nel corso del procedimento in accordo con la presente descrizione.

Secondo forme di realizzazione e come descritto utilizzando la fig. 3, il dispositivo di acquisizione 13 pu? essere configurato per acquisire i segnali elettrici in uscita dal gruppo ottico 12 direttamente o attraverso un?unit? di condizionamento 16.

L?unit? di condizionamento 16, se prevista, pu? essere disposta tra il gruppo ottico 12 ed il dispositivo di acquisizione 13. Tale unit? di condizionamento 16 ? configurata per predisporre il segnale elettrico per la successiva acquisizione, ad esempio amplificandolo o riducendolo per portarlo nell? intervallo di tensioni accettate in ingresso dal dispositivo di acquisizione 13 o limitandone la banda in frequenza o convertendolo da analogico a digitale o viceversa.

L?unit? di condizionamento 16 del segnale elettrico pu? essere ad esempio un?unit? di conversione analogico digitale (ADC) se almeno uno dei segnali elettrici ? di tipo analogico, e/o un?unit? di filtraggio e/o amplificazione e/o deamplificazione o una loro combinazione, o simili. Come descritto utilizzando la fig. 3, il suddetto dispositivo di elaborazione 14 pu? comprendere un dispositivo di trattamento dati 29 configurato per trattare i segnali normalizzati fomiti in uscita dal dispositivo di normalizzazione 28 per fornire, in uscita dall?assieme 10, dati correlati ai segnali ottici SO rilevati almeno ad un?interfaccia utente e/o ad altri mezzi di elaborazione o attuazione 30.

Ad esempio, il dispositivo di trattamento dati 29 pu? essere configurato per effettuare la trasformazione dei segnali correlati a propriet? ottiche legate a fenomeni quali l?emissione, l?assorbimento, la riflessione singola o multipla, la trasmissione e simili di una radiazione elettromagnetica mediante relative leggi fisiche.

In alternativa, il dispositivo di trattamento dati 29 pu? essere un?unit? esterna al suddetto dispositivo di elaborazione 14. Ad esempio, pu? comprendere dispositivi elettronici quali microprocessori, microcontrollori o simili atti a eseguire programmi firmware e/o software di trattamento dei segnali elettrici.

In una forma di realizzazione alternativa, il dispositivo di acquisizione 13 e il dispositivo di elaborazione 14 e/o il dispositivo di normalizzazione 28 e/o di trattamento dati 29 possono essere integrati all?interno di uno stesso componente elettronico 32.

Il suddetto componente elettronico 32 pu?, quindi, comprendere una o pi? unit? di elaborazione, o CPU, una o pi? memorie elettroniche, o moduli di memorizzazione, interfacce di uscita, sistemi di alimentazione e/o circuiti ausiliari, che vengono condivisi dai detti dispositivi 13, 14, 28, 29 come descritto precedentemente.

Il componente elettronico 32 comprende le suddette interfacce di comunicazione 15, come descritte precedentemente.

Forme di realizzazione si riferiscono, inoltre, ad un apparato 100 per la rilevazione di propriet? ottiche.

Secondo forme di realizzazione, l?assieme 10 pu? essere interfacciabile, compreso o integrabile nell?apparato 100.

L?apparato 100 pu? comprendere una sorgente S luminosa, atta ad illuminare l?oggetto in analisi con una radiazione elettromagnetica, nel visibile e/o nel vicino infrarosso e/o ultravioletto.

Pu? inoltre comprendere un organo collimatore 101 per ricevere il segnale ottico SO dall?oggetto e fornire in uscita un segnale collimato. Eventualmente, l?apparato 100 pu? comprendere un diffusore 102, configurato per diffondere il segnale ottico collimato su un?area pi? ampia. Ad esempio, cooperando con l?assieme 10, l?area su cui ? diffuso il segnale ottico collimato corrisponde all?area occupata dai sensori ottici 11.

Cooperando con l?assieme 10, l?apparato 100 pu? quindi essere atto a rilevare l?uno o pi? intervalli di lunghezza d?onda dello spettro d?interazione con l?oggetto O, in base a fenomeni quali l?assorbimento, la riflessione, la trasmissione e simili.

Pu? essere altres? atto a rilevare lo spettro di emissione naturalmente emesso da tutti gli oggetti O.

In specifiche forme di realizzazione, rappresentate in f?g. 4, l?assieme 10 pu? essere integrato, eventualmente in un unico involucro, con l?apparato 100; in altre parole l?assieme 10 e l?apparato 100 sono inclusi in un?unica unit? fisica.

Forme di realizzazione si riferiscono, inoltre, ad un procedimento per la rilevazione di segnali ottici O mediante un assieme di rilevazione a sensori ottici (1 1) multipli che prevede di:

- rilevare un segnale ottico SO;

- generare, mediante sensori ottici 11, corrispondenti segnali elettrici; - suddividere detti segnali elettrici in due o pi? sottoinsiemi di segnali compatibili tra di loro e inviarli a due o pi? interfacce di comunicazione 15 di un dispositivo di acquisizione 13 dei segnali elettrici.

Secondo forme di realizzazione, detto procedimento pu? prevedere di normalizzare detti segnali elettrici per renderli confrontabili tra di loro. Detto procedimento pu? prevedere di illuminare un oggetto O mediante una sorgente luminosa S atta ad incidere su ed attraversare l?oggetto O posto in una zona di rilevazione, per generare una seconda radiazione, o segnale ottico SO, in uscita da detto oggetto O.

Detto procedimento pu? prevedere alternativamente di rilevare un segnale ottico SO naturalmente emesso dall?oggetto O.

Secondo forme di realizzazione, il procedimento prevede inoltre di trattare detti segnali elettrici normalizzati mediante un dispositivo di trattamento dati 29.

Forme di realizzazione si riferiscono anche ad un programma memorizzabile in un modulo di memorizzazione 19 e/o una memoria eletronica 24 e leggibile da una CPU 18 e/o un?unit? centrale di elaborazione 23, detto programma comprendente istruzioni che, una volta eseguite da un assieme 10 di rilevazione a sensori ottici 11 multipli, determinano l?esecuzione di un procedimento per la rilevazione di segnali ottici O secondo il trovato.

? chiaro che all?assieme 10 di rilevazione a sensori otici 11 multipli, all?apparato per la rilevazione di propriet? otiche 100 e al procedimento per la rilevazione di segnali ottici fin qui descritti possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti o fasi, senza per questo uscire dall?ambito del presente trovato come definito dalle rivendicazioni.

E anche chiaro che, sebbene il presente trovato sia stato descritto con riferimento ad alcuni esempi specifici, una persona esperta del ramo potr? senz?altro realizzare molte altre forme equivalenti di dispositivo assieme 10, apparato 100 e procedimento, aventi le carateristiche espresse nelle rivendicazioni e quindi tutte rientranti nell?ambito di protezione da esse definito.

Nelle rivendicazioni che seguono, i riferimenti tra parentesi hanno il solo scopo di facilitare la lettura e non devono essere considerati come fattori limitativi per quanto attiene all?ambito di protezione sotteso nelle specifiche rivendicazioni.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Assieme di rilevazione a sensori ottici (11) multipli atto a rilevare segnali ottici (SO), in particolare per acquisire radiazioni elettromagnetiche nel visibile e/o nel vicino infrarosso e/o vicino ultravioletto, comprendente: - un gruppo ottico (12), comprendente una pluralit? di sensori ottici (11), ciascuno configurato per emettere segnali elettrici correlati ad un segnale ottico (SO) ricevuto in ingresso; e - un dispositivo di acquisizione (13) di segnali elettrici configurato per acquisire segnali elettrici fomiti in uscita dal gruppo ottico (12), detto dispositivo di acquisizione (13) comprendendo una pluralit? di interfacce di comunicazione (15) dello stesso tipo; in cui detta pluralit? di sensori ottici (11) del gruppo ottico (12) ? suddivisa in una pluralit? di sottoinsiemi (17) ciascuno comprendente uno o pi? sensori ottici (11) compatibili tra di loro e non compatibili con i sensori (11) degli altri sottoinsiemi (17), in cui il numero di interfacce di comunicazione (15) ? uguale o maggiore al numero di detti sottoinsiemi (17) e in cui ciascun sottoinsieme (17) di sensori (11) ? collegato ad una rispettiva di dette interfacce di comunicazione (15).
2. 2. Assieme come nella rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende, inoltre, un dispositivo di normalizzazione (28) dei segnali elettrici in uscita dal dispositivo di acquisizione (13), detto dispositivo di normalizzazione (28) essendo configurato per normalizzare e rendere confrontabili segnali elettrici provenienti da sensori ottici (11) di detti sottoinsiemi (17).
3. 3. Assieme come nella rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che comprende un dispositivo di trattamento dati (29) configurato per trattare segnali in uscita da detto dispositivo di normalizzazione (28) per fornire all?uscita dall?assieme dati correlati ai segnali ottici (SO).
4. 4. Assieme come nella rivendicazione 1, 2 o 3, caratterizzato dal fatto che detti sensori ottici (11) sono scelti in un gruppo costituito da: sensori di spettro integrati basati su matrici di fotodiodi e/o fototransistor, fotodiodi, fototransistor o fotorilevatori o loro combinazioni.
5. 5. Assieme come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di acquisizione (13) ? scelto tra: un microcontrollore, un microprocessore, un microcomputer.
6. 6. Assieme come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende un?unit? di condizionamento (16) del segnale elettrico, detta unit? di condizionamento (16) comprendendo almeno una tra un?unit? di conversione analogico digitale (ADC), un?unit? di filtraggio, un?unit? di amplificazione e/o deamplificazione o loro combinazione.
7. 7. Assieme come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette interfacce di comunicazione (15) sono scelte tra interfacce tipo I2C o tipo UART.
8. 8. Procedimento per la rilevazione di segnali ottici (SO), mediante un assieme di rilevazione a sensori ottici (11) multipli come in una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, detto procedimento essendo caratterizzato dal fatto che comprende: - rilevare un segnale ottico (SO); - generare, mediante sensori ottici (11), corrispondenti segnali elettrici; - suddividere detti segnali elettrici in due o pi? sottoinsiemi di segnali compatibili tra di loro e inviarli a rispettive due o pi? interfacce di comunicazione (15) di un dispositivo di acquisizione (13) dei segnali elettrici.
9. 9. Apparato per la rilevazione di propriet? ottiche, caratterizzato dal fatto di comprendere una sorgente (S) luminosa, atta ad illuminare un oggetto (O) in analisi con una radiazione elettromagnetica, nel visibile e/o nel vicino infrarosso e/o ultravioletto, un organo collimatore (101) per ricevere il segnale ottico (SO) da un oggetto (O) e fornire in uscita un segnale collimato, ed un assieme (10) di rilevazione a sensori ottici (11) multipli come nelle rivendicazioni dalla 1 alla 6.
10. 10. Programma memorizzabile in un mezzo leggibile da un computer che contiene le istruzioni che, una volta eseguite da un assieme (10) come in una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, determinano l?esecuzione di un procedimento come nella rivendicazione 8.