IT202100013763A1 - Sistema per la manutenzione di strutture - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'Invenzione Industriale dal titolo: ?Sistema per la manutenzione di strutture?

DESCRIZIONE

La presente invenzione ha per oggetto un sistema per la manutenzione di strutture comprendente un veicolo a pilotaggio remoto configurato per spostarsi all?interno di un?area circondante una struttura da trattare.

La presente invenzione si rivolge in particolare a strutture che presentano dimensioni che rendono complessa e costosa la loro manutenzione e/o il loro smaltimento.

Esempi tipici di tali strutture sono ad esempio i sistemi di turbine a pale eoliche, oppure i monumenti, cos? come alberi o piante ad alto fusto.

Con riferimento al primo caso, esiste una problematica legata al costo di movimentazione e trasporto verso lo smaltimento di grandi strutture come le pale delle turbine eoliche.

Arrivate a fine vita, infatti, le turbine eoliche devono essere smaltite, con evidenti problemi logistici e costi elevati.

Attualmente nel mondo, in alcune casistiche, le pale eoliche vengono abbattute anche con esplosivo, oppure calate tramite l?uso di enormi gru, con relativi costi e difficolt? collaterali di accesso ai siti, nonch? evidenti problemi di movimentazione una volta a terra e la necessit? di trasporti eccezionali per la movimentazione verso lo smaltimento.

Il secondo caso ? relativo alla pulizia di monumenti, chiese, statue e strutture in generale, spesso di difficile accesso e ad alti costi di manutenzione.

Proprio a causa di tali costi elevati, gli interventi di manutenzione e pulizia spesso vengono eseguiti con meno frequenza del necessario.

Le problematiche appena descritte, legate ai costi di intervento e alle difficolt? di gestione logistiche sono riscontrabili anche nel caso di manutenzione di alberi e piante ad alto fusto, per cui spesso viene richiesto il taglio di rami, sia per manutenzione che per evitare intralci con le strutture previste nelle circostanze di tali piante.

Indipendentemente dai costi in gioco, per tutti i casi descritti ? necessario l?intervento di personale specializzato, che, oltre ad aumentare i costi, presenta problematiche legate alla sicurezza degli operatori stessi, che spesso si trovano ad operare in condizioni pericolose.

Esiste dunque una necessit? non soddisfatta dai sistemi noti allo stato dell?arte di risolvere le problematiche sopra esposte.

La presente invenzione consegue gli scopi di cui sopra realizzando un sistema come descritto in precedenza, in cui ? presente un dispositivo di emissione di un raggio laser, comprendente una unit? di generazione di un raggio laser e una testa di emissione di detto raggio.

Preferibilmente il veicolo a pilotaggio remoto ? costituito da un veicolo del tipo drone o simili, in grado di sorvolare attorno alla struttura, in modo da posizionarsi in qualsiasi punto della struttura in mode semplice e attraverso il pilotaggio remoto, eventualmente di un operatore specializzato.

Secondo il sistema oggetto della presente invenzione, il drone ? previsto in combinazione al dispositivo di emissione di un raggio laser.

L?utilizzo della tecnologia laser consente di riunire in un unico dispositivo la possibilit? di pulire parti della struttura da trattare o la possibilit? di effettuare tagli, semplicemente regolando la potenza del raggio laser.

La tecnologia laser da preferirsi, per leggerezza, capacit? di taglio e possibilit? di mantenere separate unit? di generazione del raggio laser e testa di emissione, ? quella del laser in fibra.

I dispositivi realizzati con tale tecnologia sono noti allo stato dell?arte, ma vengono adattati nella forma e resi leggeri per il trasporto, eliminando e riorganizzando la disposizione dei componenti dei dispositivi in tal senso.

Poich? l?utilizzo di un raggio laser richiede una applicazione precisa e puntuale, vantaggiosamente il sistema oggetto della presente invenzione prevede sensori volti alla rilevazione della distanza del veicolo a pilotaggio remoto rispetto alla struttura da trattare.

In questo modo ? possibile stabilizzare al meglio il veicolo, come ad esempio il drone, durante il volo, mantenendo il veicolo stesso ad una distanza costante rispetto alla zona da trattare, in modo da ottenere una corretta applicazione del raggio laser.

Infatti, in un veicolo in movimentazione, per effettuare tagli di elevata precisione, vi ? la necessit? di stabilizzare il pi? possibile il veicolo in movimento rispetto alla parte di applicazione del laser.

Per mantenere elevata la capacit? di taglio e/o di pulizia, risulta fondamentale identificare la distanza tra la testa di emissione laser ed il materiale di interesse. Per questo motivo, secondo una possibile forma esecutiva, un distanziometro ottico, laser o ultrasuoni, viene applicato sulla testa laser.

Come risulter? evidente dall?illustrazione di alcuni esempi esecutivi, durante il taglio il feedback dell?informazione di distanza viene inviata continuamente al veicolo, cosicch? questo possa mantenersi costantemente ad una distanza fissa. Siccome piccole oscillazioni sono necessariamente previste, la messa a fuoco ottica del laser di lavoro, pu? essere costantemente regolata dall?informazione reale di distanza.

Come risulter? evidente dalla descrizione di alcune forme esecutive del sistema oggetto della presente invenzione, le peculiari realizzazioni del sistema stesso evitano l?utilizzo di operatori in quota, esposti a rischi ed all?utilizzo di impalcature, imbragature o piattaforme aeree, abbassando notevolmente il rischio ?umano?.

Inoltre il sistema oggetto della presente invenzione consente di ridurre in maniera importante i tempi di intervento e semplifica la logistica, fornendo una strumentazione semplice da trasportare, ad esempio a bordo di un furgone.

La semplice trasportabilit? garantisce un accesso in prossimit? della maggior parte dei luoghi, quasi senza limitazioni, e senza necessit? di organizzare trasporti eccezionali.

Ne consegue una diminuzione dei costi, sia per le tempistiche ridotte di intervento, sia per le minori infrastrutture richieste.

Infine, nel caso, ad esempio, del taglio in loco delle pale eoliche, la possibilit? di effettuare tagli con forme e dimensioni precise, favorisce il trasporto all?interno di un container delle pale stesse.

Visti gli aspetti vantaggiosi test? descritti, la presente invenzione ha per oggetto anche un metodo di manutenzione di strutture che prevede l?utilizzo del sistema oggetto della presente invenzione.

In particolare il metodo prevede i seguenti passi:

a) spostamento del veicolo attorno alla struttura da trattare,

b) individuazione di almeno una zona da trattare della struttura,

c) emissione di un raggio laser in corrispondenza della zona da trattare.

Questi ed ulteriori scopi della presente invenzione sono raggiunti mediante un sistema secondo le rivendicazioni indipendenti allegate e le sottorivendicazioni.

Caratteristiche opzionali del sistema e del metodo dell?invenzione sono contenute nelle allegate rivendicazioni dipendenti, che formano parte integrante della presente descrizione.

Queste ed altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno pi? chiaramente dalla seguente descrizione di alcuni esempi esecutivi illustrati nei disegni allegati, in cui:

la figura 1 illustra una possibile forma esecutiva del sistema oggetto della presente invenzione;

la figura 2 illustra una ulteriore forma esecutiva del sistema oggetto della presente invenzione.

Si specifica che le figure allegate alla presente domanda di brevetto illustrano alcune possibili forme esecutive del sistema e metodo per la manutenzione di strutture oggetto della presente invenzione, per meglio comprenderne i vantaggi e le caratteristiche descritte.

Tali forme esecutive sono dunque da intendersi a puro scopo illustrativo e non limitativo al concetto inventivo della presente invenzione, ossia quello di realizzare un sistema che consenta di eseguire interventi su strutture di elevate dimensioni senza richiedere ingenti costi o interventi di personale specializzato.

Con particolare riferimento alle figure, il sistema oggetto della presente invenzione prevede un veicolo a pilotaggio remoto configurato per spostarsi all?interno di un?area circondante una struttura da trattare.

Nel caso specifico delle figure, tale veicolo ? costituito dal drone 1, che pu? volare attorno alla turbina a pale eoliche 3, figura 1, o al monumento 4, figura 2.

Il drone 1 pu? essere realizzato secondo uno dei qualsivoglia modi noti allo stato dell?arte e viene preferibilmente pilotato da remoto da operatori specializzati, che comandano il drone 1 in modo che si possa muovere attorno alle strutture da trattare e stabilmente posizionarsi nella specifica zona da trattare.

Il drone 1 ? previsto in combinazione ad un dispositivo di emissione di un raggio laser, che presenta una unit? di generazione una unit? di generazione di un raggio laser 22 e una testa di emissione di detto raggio 20.

Il dispositivo di emissione di un raggio laser ? illustrato nelle figure 1 e 2 attraverso elementi funzionali, in particolare un triangolo per la testa di emissione 20 e un rettangolo per l?unit? di generazione 22, per semplicit? espositiva e illustrativa.

? dunque possibile prevedere una qualsivoglia tecnologia laser per la realizzazione del dispositivo di emissione del raggio laser, semplicemente adattando le componenti in modo che possano essere fissate al drone 1.

Come anticipato, preferibilmente, la tecnologia utilizzata ? la tecnologia laser a fibra ottica.

La testa di emissione 20 ? preferibilmente prevista movimentabile rispetto al drone 1, ossia presenta una movimentazione relativa rispetto al drone 1, in modo che possa essere orientata al fine di indirizzare il raggio laser in direzione della zona da trattare, indipendentemente dall?orientamento del drone 1.

La movimentazione della testa di emissione pu? essere comandata dall?operatore responsabile del comando del drone 1.

Inoltre, il laser potr? essere usato sia in modalit? fissa che pulsata, con potenze variabili e lunghezze focali variabili.

Sono dunque previsti mezzi di regolazione sia della potenza che della lunghezza focale del raggio laser, mezzi di regolazione che possono essere comandati dall?operatore o, in alternativa od in combinazione, attivati in maniera automatica.

La variazione delle lunghezze focali consente di ottimizzare l?azione del raggio laser stesso, sulla base della posizione del drone.

Il drone 1 e/o la testa di emissione 20 possono presentare sensori di rilevazione della distanza, in modo da trovarsi sempre alla medesima distanza della struttura da trattare.

I dati rilevati della distanza possono essere utilizzati per la modifica automatica della lunghezza focale del raggio laser e/o della potenza.

Una volta individuata l?azione da compiere da parte del raggio laser, ossia taglio o pulizia, e la struttura da trattare, sar? dunque possibile regolare la potenza e la lunghezza focale del raggio laser, ad esempio, aumentando la potenza nel caso in cui il drone 1 si distanziasse dalla struttura da trattare.

Preferibilmente, viene identificata una zona da trattare della struttura, l?operatore comanda il drone 1 in modo che si sposti in corrispondenza di tale zona.

L?operatore comanda la testa di emissione 20 in modo da emettere il raggio laser sulla zona da trattare, con la potenza necessaria in base alla natura dell?intervento, taglio o pulizia.

Il drone 1 dovr? dunque spostarsi lungo la zona da trattare, in modo che il raggio laser irradi tutta la zona da trattare.

Durante lo spostamento, il dispositivo di rilevazione della distanza consente di stabilizzare il drone 1, in modo che il laser abbia sempre la stessa efficacia su tutta la zona da trattare.

In caso di allontanamento/avvicinamento dalla zona da trattare, la potenza del raggio potr? essere automaticamente modificata sulla base dei dati di rilevazione della distanza, cos? come la lunghezza focale, al fine di garantire sempre la medesima efficacia del raggio laser.

Il sistema oggetto della presente invenzione pu? essere previsto secondo due modalit?, illustrate rispettivamente in figura 1 e in figura 2, sulla base dell?intervento da eseguire.

In figura 1 il sistema oggetto della presente invenzione prevede di eseguire il taglio di almeno parte delle pale 31 di una turbina 3.

Vista la natura delle pale 31 ? richiesta una elevata potenza del raggio laser, nonch? tempi particolarmente lunghi di lavorazione.

Per questo motivo, il dispositivo di emissione del raggio laser ? preferibilmente costituito da una testa di emissione 20 montata a bordo del drone 1 collegata ad una unit? di generazione 22 posta a terra rispetto al drone 1, attraverso mezzi di collegamento 21.

I mezzi di collegamento 21 comprendono una fibra ottica in cui far passare il raggio laser generato dall?unit? 22 ed emesso dalla testa 20.

Vantaggiosamente, l?unit? di generazione 22 pu? essere responsabile della alimentazione non solo relativa alla generazione del raggio laser, ma anche della alimentazione del drone 1, in modo da garantire continuit? di funzionamento, indipendentemente dai tempi di intervento.

In questa configurazione il movimento del drone 1 risulta pi? limitato in relazione alla lunghezza dei mezzi di collegamento 21, ma, generando l?alimentazione tramite generatori tradizionali o rete fissa, non sussistono pi? limitazioni di tempo per l?applicazione.

Inoltre, cos? facendo si possono utilizzare generatori laser pi? potenti e pesanti che non devono essere trasportati.

Come anticipato, la configurazione appena descritta, risulta particolarmente efficace in interventi di taglio, sia di pale eoliche 31, che di rami di alberi o piante ad alto fusto.

Nel caso invece di utilizzo del raggio laser di tagli per cui ? richiesta una potenza inferiore o per la pulizia di monumenti o edifici 4, come nel caso di figura 2, ? richiesta non solo una potenza inferiore del raggio laser, ma anche una maggiore possibilit? di movimentazione del drone 1, senza prevedere vincoli a terra, come nel caso di figura 1.

Secondo la variante illustrata in figura 2, il dispositivo di emissione di un raggio laser ? costituto da una unit? di generazione 22 e da una testa di emissione 20, montate entrambe a bordo del drone 1, che provvede anche all?alimentazione elettrica del dispositivo di emissione del raggio laser.

Risulta evidente come tale configurazione permetta una maggiore flessibilit? operativa, poich? non sussistono vincoli di movimento, ma una minore autonomia elettrica e potenza disponibile, a parit? di dimensioni effettive e di peso complessivo dell?intero veicolo.

Mentre l?invenzione ? suscettibile di varie modifiche e costruzioni alternative, alcune forme di realizzazione preferite sono state mostrate nei disegni e descritte in dettaglio.

Si deve intendere, comunque, che non vi ? alcuna intenzione di limitare l?invenzione alle specifiche forme di realizzazione illustrate, ma, al contrario, essa intende coprire tutte le modifiche, costruzioni alternative, ed equivalenti che ricadano nell?ambito dell?invenzione come definite nelle rivendicazioni.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI

1. Sistema per la manutenzione di strutture (3, 4) comprendente un veicolo a pilotaggio remoto (1) configurato per spostarsi all?interno di un?area circondante una struttura da trattare (3, 4), caratterizzato dal fatto che

? presente un dispositivo di emissione di un raggio laser, comprendente una unit? di generazione di un raggio laser (22) e una testa di emissione (20) di detto raggio.

2. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui la detta testa di emissione (20) ? prevista a bordo di detto veicolo (1), essendo presenti mezzi di collegamento (21) del veicolo (1) e/o della testa di emissione (20) a detta unit? di generazione (22) di un raggio laser.

3. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui la detta unit? di generazione (22) e la detta testa di emissione (20) sono previste a bordo di detto veicolo (1).

4. Sistema secondo una o pi? delle precedenti rivendicazioni, in cui il detto veicolo (1) e/o la detta testa di emissione (20) comprendono un dispositivo di rilevazione della distanza dalla struttura da trattare (3, 4).

5. Sistema secondo una o pi? delle precedenti rivendicazioni, in cui il detto dispositivo di emissione di un raggio laser comprende mezzi di regolazione della potenza e/o del fuoco di detto raggio laser.

6. Sistema secondo la rivendicazione 5, in cui i detti mezzi di regolazione sono attivati sulla base dei segnali registrati dal dispositivo di rilevazione della distanza.

7. Sistema secondo una o pi? delle precedenti rivendicazioni, in cui la detta testa di emissione (20) ? montata su detto veicolo (1) in modo da presentare una movimentazione relativa tra testa (20) e veicolo (1).

8. Metodo di manutenzione di strutture, il quale metodo prevede l?utilizzo del sistema secondo le rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzato dal fatto che il metodo prevede i seguenti passi:

a) spostamento del veicolo attorno alla struttura da trattare,

b) individuazione di almeno una zona da trattare della struttura,

c) emissione di un raggio laser in corrispondenza della zona da trattare.

9. Metodo secondo la rivendicazione 8, in cui il passo a) prevede la rilevazione della distanza del veicolo e/o della testa di emissione dalla struttura.

10. Metodo secondo la rivendicazione 8 o la rivendicazione 9, in cui ? previsto un passo di regolazione della potenza e/o della messa a fuoco del laser sulla base della distanza del veicolo rispetto alla struttura.