IT202100017102A1

IT202100017102A1 - Wireless device for high resolution measurement of coordinates in three-dimensional space

Info

Publication number: IT202100017102A1
Application number: IT102021000017102A
Authority: IT
Inventors: Massimo Moffa; Daniele Sofia; Paolo Trucillo
Original assignee: Iodo S R L
Priority date: 2021-06-30
Filing date: 2021-06-30
Publication date: 2021-09-30

Description

Descrizione dell?Invenzione Industriale avente per titolo: Description of the Industrial Invention entitled:

?DISPOSITIVO WIRELESS PER LA MISURAZIONE AD ELEVATA RISOLUZIONE DI COORDINATE NELLO SPAZIO TRIDIMENSIONALE? ?WIRELESS DEVICE FOR HIGH RESOLUTION MEASUREMENT OF COORDINATES IN THREE-DIMENSIONAL SPACE?

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo di rilevamento, in particolare un dispositivo di rilevamento portatile. The present invention relates to a detection device, in particular a portable detection device.

Sono noti, dispositivi per l?acquisizione di coordinate fisiche dotati di dimensioni fisiche elevate rendendone difficile il trasporto e l?utilizzo in luoghi chiusi e angusti. Devices for acquiring physical coordinates are known which have large physical dimensions making it difficult to transport and use them in closed and cramped places.

Inoltre, esistono dispositivi di rilevamento delle coordinate che utilizzano una tecnologia wireless, tali dispositivi per? richiedono un?ulteriore dispositivo esterno di acquisizione dei dati rilevati, anch?esso di dimensioni fisiche elevate, rendendone difficile l?utilizzo e il trasporto. Also, there are coordinate tracking devices that use wireless technology, such devices for? they require an additional external device for acquiring the detected data, also of large physical dimensions, making it difficult to use and transport.

E? noto alla tecnica che l?utilizzo combinato di pi? dispositivi per determinare le coordinate spaziali ? caratterizzato da errori o disturbi di misurazione dovuti all?approssimazione dell?elaborazione di misura effettuata da ciascun dispositivo. AND? is known to the technique that the combined use of pi? devices for determining spatial coordinates ? characterized by measurement errors or disturbances due to the approximation of the measurement processing carried out by each device.

E? evidente come non sia noto un dispositivo di rilevamento portatile, di dimensioni ridotte trasportabile ed utilizzabile sia in luoghi aperti e che chiusi in grado di effettuare in tempo reale mediante applicazioni informatiche dedicate la ricostruzione digitale di un oggetto fisico, o un rilievo della superficie terrestre. AND? it is evident that a portable detection device of reduced dimensions that can be transported and used both in open and closed places capable of carrying out in real time by means of dedicated computer applications the digital reconstruction of a physical object, or a survey of the earth's surface, is not known.

Scopo della presente invenzione ? quello di risolvere i suddetti problemi della tecnica anteriore fornendo un dispositivo di rilevamento portatile trasportabile ed utilizzabile in ambienti aperti e/o chiusi. Purpose of the present invention? that of solving the aforesaid problems of the prior art by providing a portable detection device that can be transported and used in open and/or closed environments.

Un altro scopo ? quello di fornire un dispositivo mobile in grado di essere connesso con un dispositivo mobile o integrato in una stampante tridimensionale. Another purpose? that of providing a mobile device capable of being connected with a mobile device or integrated into a three-dimensional printer.

Un ultimo scopo ? quello di fornire un dispositivo di rilevamento in grado di memorizzare coordinate spaziali in una memoria interna e/o archiviate su una piattaforma digitale decentralizzata garantendo tracciabilit? e immutabilit? delle coordinate spaziali. One last goal? to provide a tracking device capable of storing spatial coordinates in an internal memory and / or archived on a decentralized digital platform ensuring traceability? and immutability of spatial coordinates.

I suddetti ed altri scopi e vantaggi dell?invenzione, quali risulteranno dal seguito della descrizione, vengono raggiunti con un dispositivo di rilevamento come quello descritto nella rivendicazione 1. Forme di realizzazione preferite e varianti non banali della presente invenzione formano l?oggetto delle rivendicazioni dipendenti. The above and other objects and advantages of the invention, as will appear from the following description, are achieved with a sensing device such as the one described in claim 1. Preferred embodiments and non-trivial variants of the present invention form the object of the dependent claims .

Resta inteso che tutte le rivendicazioni allegate formano parte integrante della presente descrizione. It is understood that all the attached claims form an integral part of the present description.

Risulter? immediatamente ovvio che si potranno apportare a quanto descritto innumerevoli varianti e modifiche (per esempio relative a forma, dimensioni, disposizioni e parti con funzionalit? equivalenti) senza discostarsi dal campo di protezione dell'invenzione come appare dalle rivendicazioni allegate. will result? it is immediately obvious that innumerable variations and modifications may be made to what has been described (for example relating to shape, dimensions, arrangements and parts with equivalent functions) without departing from the scope of protection of the invention as appears from the attached claims.

La presente invenzione verr? meglio descritta da alcune forme preferite di realizzazione, fornite a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali: This invention will come better described by some preferred embodiments, provided by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings, in which:

- la FIG. 1 mostra una vista prospettica di una realizzazione del dispositivo di rilevamento secondo la presente invenzione; - FIG. 1 shows a perspective view of an embodiment of the detection device according to the present invention;

- la FIG. 2 mostra una vista prospettica di un una seconda realizzazione del dispositivo di rilevamento secondo la presente invenzione; e - FIG. 2 shows a perspective view of a second embodiment of the sensing device according to the present invention; And

- la FIG. 3 mostra una vista in sezione di un una terza realizzazione del dispositivo di rilevamento. - FIG. 3 shows a sectional view of a third embodiment of the sensing device.

Facendo riferimento alla FIG. 1 un dispositivo di rilevamento 1, secondo la presente invenzione, portatile, progettato per acquisire una pluralit? di dati di misurazione in ambienti aperti e/o chiusi, elaborarli in tempo reale effettuando una ricostruzione digitale di un oggetto fisico, o un rilievo della superficie terrestre, e ottenendo la posizione di un oggetto nello spazio. Referring to FIG. 1 a detection device 1, according to the present invention, portable, designed to acquire a plurality? of measurement data in open and/or closed environments, process them in real time by carrying out a digital reconstruction of a physical object, or a survey of the earth's surface, and obtaining the position of an object in space.

Il dispositivo di rilevamento 1, come mostrato in FIG.1, ? costituito da un primo elemento 1a collegato solidalmente ed elettronicamente a un secondo elemento 1b. The sensing device 1, as shown in FIG.1, is consisting of a first element 1a solidly and electronically connected to a second element 1b.

Vantaggiosamente il primo elemento 1a ? costituito da: Advantageously the first element 1a ? consisting of:

- un involucro; - a casing;

- almeno un accelerometro, disposto all?interno del primo elemento 1a, connesso elettronicamente con l?elaboratore di calcolo, progettato per trasmettere, i dati di movimento del dispositivo di rilevamento 1, rilevati dall?accelerometro all?elaboratore di calcolo; - at least one accelerometer, arranged inside the first element 1a, connected electronically with the calculation processor, designed to transmit the movement data of the detection device 1, detected by the accelerometer to the calculation processor;

- almeno un giroscopio, disposto all?interno del primo elemento 1a, connesso elettronicamente con l?elaboratore di calcolo, progettato per trasmettere, i dati della misurazione della velocit? angolare del dispositivo di rilevamento 1, all?elaboratore di calcolo; - at least one gyroscope, arranged inside the first element 1a, connected electronically with the calculation processor, designed to transmit the speed measurement data? angle of the detection device 1, to the calculation processor;

- almeno un magnetometro, disposto all?interno del primo elemento 1a, connesso elettronicamente con l?elaboratore di calcolo, progettato per trasmettere, i dati della misurazione del campo magnetico indotto lungo tre direzioni dello spazio, dal dispositivo di rilevamento 1 all?elaboratore di calcolo; - at least one magnetometer, arranged inside the first element 1a, connected electronically with the calculation processor, designed to transmit the measurement data of the induced magnetic field along three directions of space, from the detection device 1 to the calculation processor calculation;

- almeno un elemento di localizzazione satellitare disposto nel primo elemento 1a, progettato per trasmettere i dati satellitari all?elaboratore di calcolo; l?elaboratore di calcolo, ad esempio un microcontrollore, o altro analogo, disposto all?interno del primo elemento 1a, connesso con: l?accelerometro, il giroscopio, il magnetometro, un elemento di localizzazione, ed il primo elemento accumulatore di energia. - at least one satellite location element arranged in the first element 1a, designed to transmit the satellite data to the calculation processor; the calculation processor, for example a microcontroller, or the like, arranged inside the first element 1a, connected to: the accelerometer, the gyroscope, the magnetometer, a localization element, and the first energy accumulator element.

Inoltre il secondo elemento 1b ? costituito da: - un involucro; Furthermore the second element 1b ? consisting of: - a casing;

- un accumulatore di energia, connesso elettronicamente con l?elemento 1a. - an energy accumulator, electronically connected with element 1a.

Vantaggiosamente l?elaboratore di calcolo ? progettato per: acquisire i dati di misurazione provenienti dall?accelerometro, dal giroscopio e dall?elemento di localizzazione; elaborare i dati di misurazione acquisiti mediante algoritmi di ottimizzazione (Kalman Filter), basati su sistemi gaussiani a media nulla eliminando i rumori e i disturbi della misurazione; e determinare con accuratezza dell?ordine da micron a millimetri la posizione del dispositivo di rilevamento 1 nello spazio in ambienti aperti e/o chiusi. Advantageously the? calculation processor ? designed to: acquire measurement data from the accelerometer, gyroscope and tracking element; process the measurement data acquired using optimization algorithms (Kalman Filter), based on zero-mean Gaussian systems, eliminating measurement noise and disturbances; and determining with accuracy of the order of microns to millimeters the position of the detection device 1 in space in open and/or closed environments.

Il dispositivo di rilevamento 1 in funzione della pluralit? di coordinate spaziali di posizione e dei dati di misurazione raccolti ? in grado di ricostruire digitalmente, mediante applicazioni informatiche dedicate, la geometria di un oggetto fisico, o un rilievo della superficie terrestre. The detection device 1 as a function of the plurality? of spatial coordinates of position and measurement data collected ? able to digitally reconstruct, through dedicated computer applications, the geometry of a physical object, or a survey of the earth's surface.

Vantaggiosamente la pluralit? di coordinate spaziali e i dati di misurazione raccolti dal dispositivo di rilevamento 1 possono essere memorizzati direttamente nella memoria interna dell?elaboratore di calcolo e/o archiviate preferibilmente su una piattaforma digitale decentralizzata (blockchain di Ethereum) per garantire una piena tracciabilit? e immutabilit? della pluralit? di coordinate spaziali, tale pluralit? di coordinate spaziali ? poi elaborata mediante applicazioni informatiche dedicate. Advantageously the plurality? of spatial coordinates and the measurement data collected by the detection device 1 can be stored directly in the internal memory of the calculation processor and/or archived preferably on a decentralized digital platform (Ethereum blockchain) to ensure full traceability? and immutability of the plurality? of spatial coordinates, this plurality? of spatial coordinates ? then processed using dedicated computer applications.

In una seconda realizzazione il primo elemento 1a del dispositivo di rilevamento 1, come mostrato in FIG. 2, ? connesso con un dispositivo mobile 8 provvisto di un elemento di localizzazione integrato. In a second embodiment, the first element 1a of the sensing device 1, as shown in FIG. 2, ? connected with a mobile device 8 provided with an integrated localization element.

In una terza realizzazione, il primo elemento 1a del dispositivo di rilevamento 1 ? dotato ad un estremit? di una sferetta (non illustrata), in grado di favorire lo scorrimento del dispositivo di rilevamento 1 sulla superficie da rilevare. In a third embodiment, the first element 1a of the sensing device 1 ? endowed at one end? of a sphere (not shown), capable of facilitating the sliding of the sensing device 1 on the surface to be sensed.

Come mostrato nella FIG. 3 il dispositivo di rilevamento 1, in una quarta realizzazione, ? integrato in almeno una stampante tridimensionale (non illustrata) verificando in tempo reale che il processo di stampa proceda come richiesto da un utente, mediante l?acquisizione della pluralit? di coordinate spaziali relative a ciascun strato realizzato mediante il processo di stampa. As shown in FIG. 3 the detecting device 1, in a fourth embodiment, ? integrated in at least one three-dimensional printer (not shown) verifying in real time that the printing process proceeds as requested by a user, through the acquisition of the plurality of spatial coordinates relating to each layer created by the printing process.

Infine, in un ambiente chiuso, se l?elemento di localizzazione non ? in grado di trasmettere le coordinate geografiche del dispositivo di rilevamento all?elaboratore di calcolo, il dispositivo di rilevamento 1 utilizza una base esterna, connettendosi alla base esterna mediante onde radio (Bluetooth). Vantaggiosamente la base esterna ? progettata per essere utilizzata come costante di riferimento per la determinazione della posizione del dispositivo di rilevamento 1 durante l?acquisizione di una posizione da parte del dispositivo di rilevamento 1 in un ambiente chiuso o angusto. Finally, in a closed environment, if the localization element is not? Capable of transmitting the geographic coordinates of the tracking device to the computing computer, the tracking device 1 uses an external base, connecting to the external base by means of radio waves (Bluetooth). Advantageously the external base? designed to be used as a reference constant for determining the position of the sensing device 1 while acquiring a position by the sensing device 1 in a closed or narrow environment.

Si sono descritte alcune forme preferite di attuazione dell?invenzione, ma naturalmente esse sono suscettibili di ulteriori modifiche e varianti nell?ambito della medesima idea inventiva. In particolare, agli esperti nel ramo risulteranno immediatamente evidenti numerose varianti e modifiche, funzionalmente equivalenti alle precedenti, che ricadono nel campo di protezione dell'invenzione come evidenziato nelle rivendicazioni allegate. Some preferred embodiments of the invention have been described, but naturally they are susceptible to further modifications and variations within the scope of the same inventive idea. In particular, numerous variants and modifications, functionally equivalent to the previous ones, which fall within the scope of protection of the invention as highlighted in the attached claims, will be immediately evident to those skilled in the art.

Claims

1. Detection device (1) designed to acquire a plurality? of measurement data in open and/or closed environments, process them in real time by carrying out a digital reconstruction of at least one physical object, or a survey of the earth's surface, and obtaining a position of said object in space, characterized by the fact that it is portable and to understand:

- a first element (1a) equipped with at least one calculation processor connected with at least one accelerometer, with at least one gyroscope, with at least one magnetometer, and with a localization element (1a), and with at least one energy storage element ( 1b);

- said second element (1b) equipped with an energy accumulator.

2. Device (1) according to the preceding claim, characterized in that said first element (1a) also comprises:

- said accelerometer, designed to transmit the movement data of said detection device (1) detected by said accelerometer to said calculation processor;

- called gyroscope, designed to transmit speed measurement data? angle of said sensing device (1) to said calculation processor;

- said magnetometer, designed to transmit the data of a measurement of the magnetic field induced along the three directions of space, from said detection device (1) to said calculation processor;

- said location element, designed to locate the coordinates with satellite support and electrically connected to said calculation processor.

- said element (1b) equipped with an energy accumulator, designed to electrically power said calculation processor, said accelerometer, said gyroscope and said magnetometer and said localization element.

3. Device (1) according to claim 1, characterized in that it is able to collect a plurality of? of spatial coordinates and measurement data using said first element (1a) and to memorize them directly in an internal memory of said calculation processor and/or archive them on a decentralized digital platform (Ethereum blockchain) ensuring full traceability? and immutability of said plurality? of spatial coordinates.

4. Device (1) according to claims 1 and 2, characterized in that said first element (1a) ? connected with at least one mobile device, said mobile device being equipped with an integrated localization element, the use of the second localization element allows to further increase the already? high detection accuracy of the device.

5. Device (1) according to claims 1, 2 and 4, characterized in that said first element (1a) ? endowed at a? extremity? of at least one sphere capable of facilitating the sliding of said detection device (1) on the surface to be detected.

6. Device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that it is integrated in at least one three-dimensional printer, verifying in real time that the printing process proceeds as per the three-dimensional model.

7. Device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that it uses and connects with an external base via radio waves (Bluetooth), for determining the position of said detection device (1) during the acquisition of a position by said detection device (1) in a closed or narrow environment.