ITBO960562A1

ITBO960562A1 - SYSTEM FOR CREATING NUMERICAL MODELS OF THREE-DIMENSIONAL SURFACES

Info

Publication number: ITBO960562A1
Application number: IT96BO000562A
Authority: IT
Inventors: Maurizio Schifa
Original assignee: Mirai Srl
Priority date: 1996-11-07
Filing date: 1996-11-07
Publication date: 1998-05-07
Also published as: ITBO960562A0; IT1286748B1

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Sistema per la creazione di modelli numerici di superfici tridimensionali" DESCRIPTION of the industrial invention entitled: "System for the creation of numerical models of three-dimensional surfaces"

La presente invenzione si riferisce alla creazione di modelli numerici di superfici tridimensionali . The present invention relates to the creation of numerical models of three-dimensional surfaces.

In particolare, anche se non esclusivamente, l'invenzione ? stata sviluppata per essere applicata a quei settori della tecnica in cui ? necessario elaborare al calcolatore i modelli numerici o matematici di superfici cosiddette "sculturate", quali ad esempio quelle di elementi di carrozzeria,di autoveicoli, di carenature, di pannellature sagomate, di involucri di apparecchi elettrodomestici, di oggetti del settore dei modelli di design o ornamentali, di carter per macchine o motori, che non possono essere identificate come unione o elaborazione di superfici elementari. In particular, though not exclusively, the invention? was developed to be applied to those sectors of the technique in which? it is necessary to computerize the numerical or mathematical models of so-called "sculptured" surfaces, such as those of bodywork elements, motor vehicles, fairings, shaped paneling, housings for household appliances, objects in the sector of design models or ornamental, of carters for machines or motors, which cannot be identified as joining or processing elementary surfaces.

Nei procedimenti noti per la creazione di modelli numerici di superfici sculturate vengono largamente impiegati sistemi di acquisizione comprendenti tastatori in continuo che esplorano le caratteristiche della superficie di un modello tridimensionale reale fornendo in uscita un'enorme quantit? di dati rappresentativi delle coordinate spaziali di un altrettanto elevato numero di punti distinti della superficie del modello. Questa enorme quantit? di informazioni viene poi elaborata da un calcolatore programmato per fornire in uscita dati rappresentativi dell'andamento della superficie del modello reale che possano essere successivamente utilizzati da progettisti per ogni genere di analisi, calcolo, modifica o elaborazione per via elettronica delle caratteristiche della superficie stessa. Ad esempio, il modello numerico o matematico della superficie pu? essere utilizzato quale dato in ingresso per programmi di calcolo della resistenza a determinate sollecitazioni, cos? come per programmi di progettazione assistita, i cosiddetti programmi di CAD (Computer Aided Design), o per programmi di produzione automatizzata (CAM), e simili. Il principio alla base dei sistemi noti ? che quanto pi? ravvicinati fra loro sono i punti acquisiti sulla superficie del modello reale, tanto pi? fedele ? la ricostruzione numerica di un modello di tale superficie. Lo sviluppo estremo di questo principio ha portato alla produzione di strumenti di acquisizione sempre pi? sofisticati, in grado di fornire al calcolatore i dati di quelle che vengono chiamate "nuvole di punti" per sottolinearne l'elevata densit? per unit? di superficie. In the known processes for the creation of numerical models of sculpted surfaces, acquisition systems are widely used comprising continuous feelers which explore the characteristics of the surface of a real three-dimensional model providing an enormous quantity of output. of data representative of the spatial coordinates of an equally large number of distinct points on the model surface. This huge amount? of information is then processed by a computer programmed to output data representative of the progress of the surface of the real model that can be subsequently used by designers for any kind of analysis, calculation, modification or electronic processing of the characteristics of the surface itself. For example, the numerical or mathematical model of the surface can? be used as input data for programs for calculating the resistance to certain stresses, cos? such as for computer aided design programs, the so-called CAD (Computer Aided Design) programs, or for automated production programs (CAM), and the like. The principle behind the known systems? that how much more? close together are the points acquired on the surface of the real model, the more? loyal ? the numerical reconstruction of a model of this surface. The extreme development of this principle has led to the production of acquisition tools more and more? sophisticated, able to provide the computer with the data of what are called "point clouds" to underline the high density? per unit? of surface.

Tuttavia, i suddetti sistemi noti di creazione di modelli numerici di superfici sculturate incontrano limiti evidenti quando si tratta di definire modelli numerici di superfici che debbano essere successivamente elaborati per via elettronica. I programmi di elaborazione sono infatti generalmente 'progettati per ricevere in ingresso un numer?'~di?? dati molto inferiore rispetto a quello generato dai sistemi di acquisizione noti a "nuvola di punti". In molti di tali programmi, inoltre, i punti in ingresso rappresentano altrettanti "nodi" del modello matematico, sui quali vengono effettuati calcoli anche piuttosto complessi e la cui posizione relativa influenza anche significativamente i risultati in uscita. Questo aspetto ? ben noto ai tecnici esperti che si occupano di calcoli di resistenza delle strutture, per i quali il lavoro preliminare di identificazione dei nodi, la cosiddetta fase di "mesh" del modello, ? spesso prevalente rispetto alla fase di calcolo vera e propria dal momento che una selezione non corretta dei nodi pu? condurre a risultati del tutto inaffidabili. Analogo problema viene riscontrato dai progettisti che fanno uso di programmi CAD, i quali trovano spesso difficoltoso, se non impossibile, manipolare per via elettronica superfici identificate da parametri o nodi mal selezionati. La modifica, lo stiramento, il raccordo di cattivi modelli numerici di superfici pu? condurre a risultati imprevedibili, quali discontinuit? impreviste nelle superfici modellate modificate, di solito difficilmente correggibili. However, the aforesaid known systems for creating numerical models of sculptured surfaces encounter evident limits when it comes to defining numerical models of surfaces which must subsequently be processed electronically. Processing programs are in fact generally 'designed to receive a number?' ~ Of ?? much lower data than that generated by known "point cloud" acquisition systems. Furthermore, in many of these programs the input points represent as many "nodes" of the mathematical model, on which even rather complex calculations are performed and whose relative position also significantly influences the output results. This aspect ? well known to skilled technicians who deal with structural strength calculations, for which the preliminary work of identifying the nodes, the so-called "mesh" phase of the model,? often prevalent with respect to the actual calculation phase since an incorrect selection of the nodes can? lead to completely unreliable results. A similar problem is encountered by designers who use CAD programs, who often find it difficult, if not impossible, to electronically manipulate surfaces identified by poorly selected parameters or nodes. The modification, the stretching, the connection of bad numerical models of surfaces can? lead to unpredictable results, such as discontinuities? unexpected in modified patterned surfaces, usually difficult to correct.

I tastatori in continuo utilizzati nei sistemi di tipo noto possono essere del tipo a contatto o non a contatto, ad esempio tastatori laser. Questi ultimi tastatori emettono un fascio di onde elettromagnetiche, in particolare un fascio di luce laser, lungo una direzione assiale predeterminata e sono in grado, tramite un apparato ricevente, di rilevare la posizione spaziale di un punto della superficie dell'oggetto su cui si riflettono le onde elettromagnetiche . The continuous feelers used in known systems can be of the contact or non-contact type, for example laser feelers. These last probes emit a beam of electromagnetic waves, in particular a beam of laser light, along a predetermined axial direction and are able, through a receiving apparatus, to detect the spatial position of a point on the surface of the object on which they are reflected. electromagnetic waves.

Un primo tipo di tastatori laser di tipo noto, che identificheremo nel seguito col termine "a banda di misura", provvede a trasmettere in uscita un segnale, analogico o digitale, proporzionale alla distanza del punto della superficie dal tastatore lungo la direzione assiale predeterminata. A first type of known laser probes, which we will identify below with the term "measuring band", provides for the output of an analog or digital signal proportional to the distance of the surface point from the probe along the predetermined axial direction.

Come visibile nella figura 1, nei sistemi di acquisizione noti utilizzanti tastatori laser del primo tipo sopra indicato, uno o pi? tastatori 12 vengono fatti traslare lungo una direzione X ad una distanza predeterminata da un oggetto 0 di cui deve essere rilevato il profilo, in modo tale che il punto pi? lontano Z0 e quello pi? vicino Zi dell'oggetto siano compresi all'interno della banda di misura D del tastatore, il quale provvede ad inviare in uscita ad un sistema di elaborazione un segnale, analogico o digitale, proporzionale alla distanza del profilo dell'oggetto 0 lungo l'asse predeterminato di misura Z. As can be seen in Figure 1, in known acquisition systems using laser probes of the first type indicated above, one or more? feelers 12 are made to translate along a direction X at a predetermined distance from an object 0 whose profile is to be detected, so that the point pi? far Z0 and the most? near Zi of the object are included within the measurement band D of the probe, which sends an analog or digital signal, proportional to the distance of the object profile 0 along the axis, to a processing system predetermined measurement Z.

I sistemi di misura del tipo noto sopra indicato utilizzanti tastatori laser a banda di misura presentano lo svantaggio di essere difficilmente utilizzabili nel caso in cui l'oggetto da rilevare presenti una superficie molto complessa. In tal caso, infatti, ? necessario predisporre tastatori con una banda di misura molto ampia, il che comporta costi elevati e basse precisioni di misura. In determinati casi, inoltre, potrebbero non essere nemmeno disponibili tastatori con banda di misura sufficientemente ampia. Measurement systems of the known type indicated above using measurement band laser probes have the disadvantage of being difficult to use if the object to be detected has a very complex surface. In this case, in fact,? It is necessary to prepare probes with a very wide measurement band, which entails high costs and low measurement accuracies. Furthermore, in certain cases, probes with a sufficiently wide measuring band may not even be available.

Un sistema alternativo per rilevare i punti della superficie di un oggetto tridimensionale si avvale di tastatori laser di un secondo tipo, che definiremo nel seguito "a fuoco fisso" o a punto di misura fisso, il cui comportamento ai fini delle operazioni di acquisizione ? del tutto paragonabile a quello dei comuni tastatori meccanici, con la sola differenza che all'atto della misura non vi ? contatto con la superficie dell'oggetto. An alternative system for detecting the points on the surface of a three-dimensional object makes use of laser probes of a second type, which we will define hereinafter as "fixed focus" or fixed measurement point, whose behavior for the purposes of the acquisition operations? completely comparable to that of common mechanical probes, with the only difference that at the time of the measurement there is no? contact with the surface of the object.

Il percorso effettuato da un tastatore di questo secondo tipo montato su macchine di misura di tipo noto ? molto simile a quello di un tastatore meccanico : The path taken by a probe of this second type mounted on known measuring machines? very similar to that of a mechanical probe:

avvicinamento rapido all'oggetto secondo una direzione sostanzialmente normale alla sua superficie nel punto da acquisire, rapid approach to the object in a direction substantially normal to its surface at the point to be acquired,

avvicinamento rallentato di precisione fino al raggiungimento del punto di messa a fuoco, slow approach to precision until the point of focus is reached,

invio di un segnale di trigger ad un'apparecchiatura di controllo connessa al tastatore laser, sending a trigger signal to a control device connected to the laser probe,

allontanamento del sensore secondo la normale alla superficie dell'oggetto, removal of the sensor according to the normal to the surface of the object,

spostamento del sensore su un punto differente della superficie dell'oggetto. moving the sensor to a different point on the surface of the object.

Le fasi sopra elencate comportano un notevole dispendio di tempo nel procedimento di acquisizione dei dati di superficie di un oggetto a causa dei tempi di inattivit? inutilizzabili per l'acquisizione di punti, ma necessari per l'avvicinamento e l'allontanamento del sensore dalla superficie dell'oggetto. The steps listed above involve a considerable waste of time in the process of acquiring the surface data of an object due to inactivity times. unusable for the acquisition of points, but necessary for the approach and removal of the sensor from the surface of the object.

Scopo della presente invenzione ? quello di superare gli inconvenienti della tecnica nota, fornendo un sistema per la creazione o generazione di modelli numerici di superfici tridimensionali che risulti preciso, affidabile, economico e di rapida e semplice esecuzione. In particolare, il sistema della presente invenzione sfrutta e sviluppa il procedimento per la creazione di modelli numerici di superfici descritto nella domanda di brevetto italiana B096A000381. Purpose of the present invention? that of overcoming the drawbacks of the known art, providing a system for the creation or generation of numerical models of three-dimensional surfaces which is precise, reliable, economical and quick and simple to perform. In particular, the system of the present invention exploits and develops the process for the creation of numerical models of surfaces described in the Italian patent application B096A000381.

In una sua forma di attuazione, il sistema della presente invenzione si integra con i sistemi noti di acquisizione di "nuvole di punti". In one of its embodiments, the system of the present invention integrates with known "point cloud" acquisition systems.

In un'altra forma di attuazione, il sistema della presente invenzione comporta l'impiego di tastatori a banda di misura di tipo laser e simili. In another embodiment, the system of the present invention involves the use of measuring band probes of the laser type and the like.

Al fine di raggiungere gli scopi sopra indicati, il sistema secondo la presente invenzione presenta le caratteristiche elencate nella rivendicazione 1 che segue. In order to achieve the objects indicated above, the system according to the present invention has the characteristics listed in claim 1 below.

Un vantaggio dell'invenzione consiste nel fatto che consente di fornire modelli numerici di superfici anche a partire da superfici reali che presentino discontinuit? quali fori, tagli, difetti superficiali, spigoli, cuspidi e simili. In questo modo risulta possibile generare modelli numerici anche a partire dai dati di punti acquisiti sulla superficie di oggetti reali complessi, difettosi o di qualit? non ottimale, garantendo comunque un buona definizione del modello numerico di superficie. An advantage of the invention consists in the fact that it allows to provide numerical models of surfaces also starting from real surfaces that present discontinuities. such as holes, cuts, surface defects, edges, cusps and the like. In this way it is possible to generate numerical models also starting from the data of points acquired on the surface of complex, defective or qualitative real objects. not optimal, while still guaranteeing a good definition of the numerical surface model.

Nel caso in cui vengano impiegati tastatori del tipo non a contatto a banda di misura, il sistema secondo la presente invenzione permette di eliminare le fasi di avvicinamento ed allontanamento del tastatore dalla superficie dell'oggetto secondo le direzioni ad essa normali. In the case in which probes of the non-contact type with measuring band are used, the system according to the present invention allows to eliminate the steps of approaching and moving away of the probe from the surface of the object according to the directions normal thereto.

Rispetto ai sistemi di acquisizione noti impieganti tastatori a banda di misura, invece, la presente invenzione presenta il vantaggio di richiedere tastatori meno costosi perch? viene ottimizzata la distanza del tastatore dalla superficie dell'oggetto, in modo tale da minimizzare di conseguenza anche la banda di misura richiesta. In questo modo, oltretutto, ? possibile impiegare tastatori pi? precisi. Inoltre, l'acquisizione dei punti della superficie dell'oggetto pu? avvenire in corrispondenza di punti predeterminati, riducendo cosi la quantit? di informazioni che viene passata al sistema di elaborazione associato al tastatore. Compared to known acquisition systems using measuring band probes, on the other hand, the present invention has the advantage of requiring less expensive probes. the distance of the probe from the surface of the object is optimized, so as to consequently minimize the measurement band required. In this way, moreover,? possible to use probes pi? precise. Furthermore, the acquisition of the points of the surface of the object can? take place at predetermined points, thus reducing the quantity? of information that is passed to the processing system associated with the probe.

Nel caso in cui, invece, il sistema della presente invenzione venga integrato con i sistemi di acquisizione noti a "nuvola di punti", il modello numerico della superficie risultante ? accurato e semplice da ottenere, e non comporta un eccessivo carico di elaborazione numerica sui dati della nuvola di punti. If, on the other hand, the system of the present invention is integrated with the known "point cloud" acquisition systems, the numerical model of the resulting surface? accurate and simple to obtain, and does not involve an excessive numerical processing load on the point cloud data.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno dalla seguente descrizione dettagliata di una forma preferita di attuazione, con riferimento alla figura 2 annessa, data a puro titolo di esempio non limitativo, che illustra schematicamente un sistema di acquisizione adatto ad essere controllato tramite il procedimento della presente invenzione. Further characteristics and advantages of the invention will result from the following detailed description of a preferred embodiment, with reference to the attached figure 2, given purely by way of non-limiting example, which schematically illustrates an acquisition system suitable for being controlled by the method of present invention.

Con riferimento a tale figura 2, un sistema di acquisizione di dati di una superficie 10 di un oggetto tridimensionale comprende un braccio 11 mobile nello spazio sul quale ? montato un tastatore a banda di misura 12, in particolare un sensore laser, ad esempio del tipo noto con la sigla commerciale OTM prodotto dalla Dr. Wolf & Beck GmbH. Il braccio mobile 11 ? comandato da un sistema di azionamento 13 di tipo generalmente noto, controllato da un elaboratore elettronico 14 nel quale sono memorizzate le coordinate spaziali di una schiera di punti teorici T di una superficie teorica 15 il cui andamento approssima quello della superficie reale 10 dell'oggetto tridimensionale. A soli fini esemplificativi, nella figura 2 la superficie teorica 15 ed i punti teorici T sono mostrati in una loro rappresentazione grafica che pu? essere visualizzata sullo schermo dell'elaboratore 14. La definizione della superficie teorica 15 pu? derivare dalla sua progettazione preventiva tramite programmi di progettazione assistita al calcolatore, come anche da un'acquisizione preliminare di punti predeterminati di un modello reale. I metodi di generazione della superficie teorica non rientrano nell'ambito della presente invenzione e non verranno pertanto ulteriormente discussi nel dettaglio. With reference to this figure 2, a data acquisition system of a surface 10 of a three-dimensional object comprises an arm 11 movable in the space on which? mounted a measuring band probe 12, in particular a laser sensor, for example of the type known under the trade name OTM produced by Dr. Wolf & Beck GmbH. The movable arm 11? controlled by an actuation system 13 of a generally known type, controlled by an electronic computer 14 in which the spatial coordinates of an array of theoretical points T of a theoretical surface 15 are stored, the trend of which approximates that of the real surface 10 of the three-dimensional object . For illustrative purposes only, in figure 2 the theoretical surface 15 and the theoretical points T are shown in their graphical representation that can? be displayed on the computer screen 14. The definition of the theoretical surface 15 pu? derive from its preventive design through computer-aided design programs, as well as from a preliminary acquisition of predetermined points of a real model. The methods of generating the theoretical surface are outside the scope of the present invention and will therefore not be further discussed in detail.

Dalla definizione della superficie teorica 15 ? possibile ricavare le direzioni delle normali a tale superficie passanti per i punti teorici T. Un esempio di procedimento per la generazione di una superficie teorica, per la scelta di punti teorici su di essa e per la memorizzazione dei valori di coordinate e normali ? descritto nella domanda di brevetto italiana n. B096A000000381. From the definition of the theoretical surface 15? It is possible to obtain the directions of the normals to this surface passing through the theoretical points T. An example of a procedure for the generation of a theoretical surface, for the choice of theoretical points on it and for the memorization of the coordinate and normal values? described in the Italian patent application n. B096A000000381.

Il sistema di acquisizione dati comprende inoltre un'interfaccia 16 alla cui porta d'ingresso 17 pervengono i dati forniti dalla sonda 12. L'interfaccia 16 inoltra tali dati all'elaboratore 14 solo quando un suo circuito rileva la presenza di un segnale di consenso fornito dall'elaboratore stesso alla porta 18 dell'interfaccia. In una variante del sistema di acquisizione, l'interfaccia 16 inoltra continuamente alla porta 19 dell'elaboratore i dati acquisiti dalla sonda 12. In tal caso, per?, l'elaboratore comprende un registro o locazione di memoria che pu? assumere selettivamente un valore logico "vero" o "falso", ed ? programmato in modo tale da memorizzare i dati ricevuti sulla porta 19 solo quando tale valore logico assume la condizione "vero". In tale variante, l'interfaccia 16 pu? addirittura mancare nel caso in cui la sonda 12 trasmetta segnali compatibili con il protocollo di trasmissione dati attraverso la porta 19 dell'elaboratore. The data acquisition system also comprises an interface 16 whose input port 17 receives the data supplied by the probe 12. The interface 16 forwards such data to the processor 14 only when one of its circuits detects the presence of a consent signal. supplied by the processor itself to port 18 of the interface. In a variant of the acquisition system, the interface 16 continuously forwards to the port 19 of the processor the data acquired by the probe 12. In this case, however, the processor comprises a register or memory location which can selectively assume a logical "true" or "false" value, and d? programmed in such a way as to store the data received on gate 19 only when this logic value assumes the "true" condition. In this variant, the interface 16 can? even missing if the probe 12 transmits signals compatible with the data transmission protocol through port 19 of the processor.

Nel procedimento di acquisizione dei punti della superficie dell'oggetto, l'elaboratore 14 comanda il sistema di azionamento 13 del braccio 11 per posizionare spazialmente il tastatore 12 in modo che possa acquisire la distanza di punti reali R coincidenti, in prima approssimazione, con i punti teorici T. In particolare, il tastatore 12 viene mantenuto ad una distanza Di dalla superficie reale 10 che rientri entro l'intervallo della banda di misura . In the process of acquiring the points on the surface of the object, the computer 14 controls the actuation system 13 of the arm 11 to spatially position the feeler 12 so that it can acquire the distance of real points R coinciding, as a first approximation, with the theoretical points T. In particular, the feeler 12 is kept at a distance Di from the real surface 10 which falls within the range of the measurement band.

Il percorso totale che congiunge tutti i punti T, e che quindi viene percorso dal tastatore 12 portato dal braccio 11 nel corso di tutto il procedimento di acquisizione, ? predeterminato, sulla base di calcoli effettuati dall'elaboratore 14 in vista delle caratteristiche geometriche della superfid e teorica 15, in modo da renderlo minimo. In particolare, nel percorso da un punto teorico Tl a quello successivo T2, la distanza Di fra la sonda 12 e la superficie reale 10 viene mantenuta sempre all'interno dell'intervallo della banda di misura del tastatore, che pu? quindi essere scelta anche di ampiezza molto stretta, a favore della precisione dello strumento. The total path which joins all the points T, and which is therefore traveled by the feeler 12 carried by the arm 11 during the whole acquisition procedure,? predetermined, on the basis of calculations carried out by the computer 14 in view of the geometric characteristics of the theoretical surface 15, so as to make it minimal. In particular, in the path from a theoretical point Tl to the next T2, the distance Di between the probe 12 and the real surface 10 is always kept within the range of the measuring band of the probe, which can? therefore also be chosen with a very narrow amplitude, in favor of the precision of the instrument.

Durante lo spostamento del braccio 11 e della sonda 12 dal generico punto RI a quello successivo R2, corrispondenti in prima approssimazione ai punti teorici consecutivi Tl e T2, il segnale di consenso alla porta 18 dell'interfaccia 16 ? disattivato. Nella variante del sistema di acquisizione sopra menzionata, la condizione logica del registro o della locazione di memoria dell'elaboratore 14 ha valore "falso". Nonostante quindi il tastatore si trovi, durante tutto il tragitto dal punto RI al punto R2, ad una distanza dalla superficie 10 compresa nella zona di messa a fuoco, e trasmetta perci? alla porta 17 dell'interfaccia 16 (o direttamente alla porta 19 dell'elaboratore, nella variante) una pluralit? di dati di distanza dalla superficie 10, tali dati non pervengono o vengono ignorati dall'elaboratore 14 finch? il braccio 11 non ha posizionato il tastatore 12 in corrispondenza del punto di arrivo R2. In alternativa, ? possibile impiegare tastatori a banda di misura triggerabili, che trasmettono i dati di misura solo in presenza di un segnale di consenso che viene, in tal caso, fornito dall'elaboratore 14 al raggiungimento di ciascun punto R da parte del tastatore 12. During the movement of the arm 11 and of the probe 12 from the generic point R1 to the following one R2, corresponding in first approximation to the consecutive theoretical points Tl and T2, the consent signal to the gate 18 of the interface 16? disabled. In the variant of the acquisition system mentioned above, the logical condition of the register or of the memory location of the processor 14 has the value "false". Therefore, although the probe is located, during the entire journey from point RI to point R2, at a distance from the surface 10 included in the focusing area, and therefore transmits? to the port 17 of the interface 16 (or directly to the port 19 of the computer, in the variant) a plurality of of data of distance from the surface 10, such data do not arrive or are ignored by the processor 14 until? the arm 11 has not positioned the feeler 12 in correspondence with the arrival point R2. Alternatively,? Triggerable measurement band probes can be used, which transmit the measurement data only in the presence of a consent signal which is, in this case, supplied by the processor 14 when the probe 12 reaches each point R.

Al raggiungimento del punto R2, l'elaboratore trasmette un segnale di consenso alla porta 18 dell'interfaccia 16. Analogamente, nel caso della variante sopra menzionata, la condizione logica del registro o locazione di memoria dell'elaboratore viene portata al valore "vero". Il dato inviato dal tastatore 12 viene quindi acquisito e memorizzato. Immediatamente dopo tolto il consenso alla porta 18 o viene riportato al valore "falso" il registro dell'elaboratore, il quale provvede a trasmettere al sistema di azionamento 13 i dati necessari per continuare a spostare il tastatore 12 in corrispondenza del punto R successivo. Upon reaching point R2, the processor transmits a consent signal to port 18 of the interface 16. Similarly, in the case of the variant mentioned above, the logic condition of the register or memory location of the processor is brought to the "true" value. . The data sent by the feeler 12 is then acquired and stored. Immediately after the consent to gate 18 is removed or the computer register is returned to the "false" value, which transmits to the actuation system 13 the data necessary to continue moving the feeler 12 in correspondence with the next point R.

E' quindi immediato notare che quando il tastatore 12 raggiunge la posizione di acquisizione non ? necessario avvicinarlo e allontanarlo dalla superficie 10 secondo una direzione normale, come invece risulta necessario nei sistemi di acquisizione di tipo noto impieganti tastatori meccanici o a fuoco fisso. Il procedimento di acquisizione di punti predeterminati R di una superficie reale 10 risulta pertanto notevolmente pi? veloce, e quindi pi? economico, dei procedimenti noti, anche perch? non occorre fermare il braccio 11 in corrispondenza di ciascuno delle posizioni di acquisizione. It is therefore immediate to note that when the feeler 12 reaches the acquisition position it does not? it is necessary to approach it and move it away from the surface 10 in a normal direction, as is instead necessary in acquisition systems of the known type using mechanical or fixed-focus feelers. The process of acquiring predetermined points R of a real surface 10 is therefore considerably more? fast, and therefore more? economic, of the known procedures, also why? it is not necessary to stop the arm 11 at each of the acquisition positions.

Tramite il procedimento sopra descritto ? inoltre possibile aggiungere con semplicit? un controllo di sicurezza che impedisca un contatto accidentale della sonda 12 con la superficie 10 durante il tragitto da un punto a quello successivo, nel caso in cui le coordinate teoriche del generico punto T si discostino notevolmente da quelle del corrispondente punto reale R. Poich? la sonda 12 invia costantemente all'interfaccia 16 o, nella variante, direttamente all'elaboratore 14, i dati della sua distanza dalla superficie reale 10, anche se tali punti non vengono memorizzati ? tuttavia possibile programmare l'interfaccia o l'elaboratore in modo tale che venga generato un segnale di avviso quando la distanza Di si riduce al di sotto del limite inferiore della banda di misura del tastatore 12. Analogamente, un segnale di avviso pu? essere generato quando il tastatore 12 si allontana dalla superficie 10 oltre il limite superiore della banda di misura. Tali segnali di avviso possono consentire un intervento di correzione del movimento del braccio 11 e del percorso del tastatore 12 sia manualmente da parte di un operatore, sia automaticamente da parte del sistema di acquisizione stesso . Through the procedure described above? also can add with simplicity? a safety check that prevents accidental contact of the probe 12 with the surface 10 during the journey from one point to the next, in the event that the theoretical coordinates of the generic point T differ considerably from those of the corresponding real point R. Since? the probe 12 constantly sends to the interface 16 or, in the variant, directly to the processor 14, the data of its distance from the real surface 10, even if these points are not memorized? however, it is possible to program the interface or the processor in such a way that a warning signal is generated when the distance Di falls below the lower limit of the measurement band of the probe 12. Similarly, a warning signal can? be generated when the feeler 12 moves away from the surface 10 beyond the upper limit of the measurement band. These warning signals can allow an intervention to correct the movement of the arm 11 and the path of the feeler 12 both manually by an operator and automatically by the acquisition system itself.

In una forma alternativa di attuazione del sistema secondo la presente invenzione, i dati della superficie 10 del modello tridimensionale reale sono preventivamente acquisiti con uno dei sistemi noti del tipo a "nuvola di punti", cio? mediante l'impiego di sofisticate macchine di acquisizione e di tastatori in continuo, a contatto o non a contatto, di tipo generalmente noto. Al termine di tale acquisizione risulta quindi disponibile una enorme quantit? di dati rappresentativi di un numero molto elevato di punti della superficie 10. Naturalmente, come evidenziato nel preambolo della presente descrizione, risulta impossibile utilizzare i dati della nuvola di punti per generare rappresentazioni numeriche della superficie 10 senza utilizzare metodi di schematizzazione della superficie. I sistemi noti sono normalmente di tipo esclusivamente numerico e si basano sulla ricerca di una o pi? primitive che siano derivabili direttamente dai dati della nuvola di punti e calcolabili con l'applicazione di algoritmi numerici. Oltre ad essere procedimenti particolarmente onerosi in termini di potenza di calcolo richiesta, i sistemi di tipo noto presentano spesso problemi di convergenza che conducono ad una modellazione numerica spesso insoddisfacente. In an alternative embodiment of the system according to the present invention, the data of the surface 10 of the real three-dimensional model are previously acquired with one of the known systems of the "point cloud" type, i.e. through the use of sophisticated acquisition machines and continuous contact or non-contact probes of a generally known type. At the end of this acquisition is therefore available a huge quantity? of data representative of a very large number of points of the surface 10. Of course, as highlighted in the preamble of the present description, it is impossible to use the data of the point cloud to generate numerical representations of the surface 10 without using surface schematization methods. The known systems are normally of an exclusively numerical type and are based on the search for one or more? primitives that are derivable directly from the point cloud data and computable with the application of numerical algorithms. In addition to being particularly onerous processes in terms of the required computing power, systems of the known type often have convergence problems which lead to often unsatisfactory numerical modeling.

La forma di attuazione alternativa della presente invenzione comprende un sistema di acquisizione a comando manuale, che pu? essere anche di tipo molto semplice, non necessitando di una precisione elevata, per l'acquisizione dei dati del contorno di superfici predefinite identificate sul modello reale, cos? come descritto nella domanda italiana B096A000381. Sulla base dei dati cos? acquisiti, con un elaboratore si provvede a generare una rappresentazione numerica di superfici teoriche che definiscono una pluralit? di punti nodali teorici. Il passo successivo consiste nella identificazione sulla nuvola di punti, che descrive con elevatissima precisione la superficie del modello reale, di quei dati che pi? si avvicinano alle coordinate dei punti nodali teorici. In sostanza, il procedimento sopra descritto di posizionamento di un tastatore in punti spaziali determinati per acquisire i dati della superficie reale 10, viene in questo caso ripetuto completamente per via numerica, essendo la nuvola di punti una rappresentazione fedele della superficie 10 del modello reale. Ai dati dei punti nodali teorici vengono quindi sostituiti i dati selezionati della nuvola di punti in modo da correggere la definizione della superficie teorica e definire una rappresentazione numerica della superficie dell'oggetto reale preventivamente acquisito mediante uno dei sistemi noti di acquisizione in continuo . The alternative embodiment of the present invention comprises a manually controlled acquisition system, which can? also be of a very simple type, not requiring high precision, for the acquisition of the contour data of predefined surfaces identified on the real model, so? as described in the Italian application B096A000381. Based on the data cos? acquired, with a computer it is possible to generate a numerical representation of theoretical surfaces that define a plurality? of theoretical nodal points. The next step consists in the identification on the cloud of points, which describes with very high precision the surface of the real model, of those data that most? approach the coordinates of the theoretical nodal points. Basically, the procedure described above for positioning a probe in spatial points determined to acquire the data of the real surface 10, is in this case completely repeated numerically, since the point cloud is a faithful representation of the surface 10 of the real model. The data of the theoretical nodal points are then replaced with the selected data of the point cloud in order to correct the definition of the theoretical surface and to define a numerical representation of the surface of the real object previously acquired by means of one of the known continuous acquisition systems.

In questo modo, ? possibile combinare efficacemente la rapidit? di acquisizione e di elaborazione dei dati del contorno della superficie reale 10, con la precisione dei dati della nuvola di punti. So, ? possible to effectively combine the speed? acquisition and processing of the data of the contour of the real surface 10, with the precision of the data of the point cloud.

Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno ampiamente variare senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione. Naturally, the principle of the invention remaining the same, the embodiments and details of construction may vary widely without thereby departing from the scope of the present invention.

Claims

CLAIMS 1. System for acquiring surface data of three-dimensional objects, characterized in that it includes: at least one non-contact type measuring band probe (12), means (11, 13) for moving the feeler (12) which can be controlled by means of signals representing the coordinates of theoretical points (T), means for transmitting (14) the coordinates of the theoretical points (T) and selective receiving of the data transmitted by the probe (12), actuator means for selectively activating the reception of the data transmitted by the feeler in correspondence with the reaching of positions univocally determined by the coordinates of the theoretical points (T).

2. System according to claim 1, characterized in that the transmission and reception means comprise an electronic processor (14) connected to the feeler (12) with the interposition of an interface (16), the actuator means comprising a circuit detection of a consent signal for the selective transfer to the processor (14) of the signals coming from the feeler.

3. System according to claim 1, characterized in that the transmission and reception means comprise a processor (14) connected to the feeler (12), the actuator means comprising a register or memory location which stores a selectively modifiable datum among a value "true" and a "false" value.

4. System according to any one of the preceding claims, characterized in that the feeler (12)? a measuring band laser probe.

5. Process for acquiring surface data of three-dimensional objects by means of non-contact type measuring band probes, characterized in that it includes the following phases: a) identification of a first theoretical point (Tl) defining a first univocal position of a measuring band probe (12) located at a distance from a first real point (RI) on the surface of the object, the distance of the first real point from the probe being included within the measuring band of the probe, b) identification of a second theoretical point (T2) defining a unique position of the probe located at a distance from a second real point (R2) within the measurement band, c) movement of the probe (12) from the first to the second theoretical point along a path during which the probe remains at a distance from the surface (10) of the object substantially included within the measurement band of the probe, d) acquisition of the data transmitted by the probe (12), significant of the position of the second real point (R2) upon reaching the position defined by the second theoretical point (T2).

6. Method according to claim 5, characterized in that it comprises the further steps of identifying an array of theoretical points (T), the acquisition of the data transmitted by the feeler (12) in the displacement from a position defined by one of said points theorists to the position defined by the next theoretical point being inhibited.

7. Process according to claim 6, characterized in that it comprises a further step of minimizing or optimizing an open path joining all the theoretical points (T).

Method according to any one of claims 5 to 7, characterized in that it comprises a continuous phase of checking the data transmitted by the probe (12) in the path from one position to the next position, defined by consecutive theoretical points, to check that the distance between the probe and the real surface (10) it is kept within the measuring band of the probe.

9. System for acquiring surface data of three-dimensional objects, characterized by the fact that it includes an acquisition system of the point cloud type generating a quantity? high of data representative of the points of the surface of a three-dimensional object, a device for acquiring points on the three-dimensional object providing a processor with identification data of a plurality of of selected points on at least one predefined contour on the surface of the three-dimensional object, the computer being programmed to generate a numerical representation of at least one theoretical surface having a contour defined by the data of the plurality. reduced of points and defining a plurality? of theoretical nodal points, the computer being further programmed to identify, within the data of the point cloud, the real nodal data acquired more? close to the data of the theoretical nodal points, the theoretical nodal points of the at least one theoretical surface being replaced by the real nodal data acquired to define the numerical representation of the at least one surface of the three-dimensional object.