ITFI20080223A1

ITFI20080223A1 - DEVICE AND PROCEDURE FOR DETECTION OR GENERATION OF A BEND

Info

Publication number: ITFI20080223A1
Application number: IT000223A
Authority: IT
Inventors: Andrea Schneider
Original assignee: Stardax S R L
Priority date: 2008-11-17
Filing date: 2008-11-17
Publication date: 2010-05-18
Also published as: WO2010055496A1

Description

DISPOSITIVO E PROCEDIMENTO PER LA RILEVAZIONE O LA GENERAZIONE DI DEVICE AND PROCEDURE FOR THE DETECTION OR GENERATION OF

UNA CURVATURA A CURVATURE

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione ha per oggetto un nuovo dispositivo e procedimento per la rilevazione o la generazione di una curvatura destinato vantaggiosamente, ma non esclusivamente, come rilevatore della conformazione di lavoro assunta da una vela di un'imbarcazione. The present invention relates to a new device and method for detecting or generating a curvature which is advantageously, but not exclusively, intended as a detector of the working conformation assumed by a sail of a boat.

Sono attualmente noti vari sistemi per affrontare il problema della rilevazione di un elemento inflesso. Un primo di essi prevede l'utilizzo di estensimetri strain gauge a resistenza elettrica, o analoghi sensori di deformazione (ad esempio a fibra ottica) applicati al corpo che subisce la curvatura. Alla deformazione assiale del sensore corrisponde una variazione, misurabile, delle proprietà elettriche od ottiche del sensore. Nella ipotesi di deformazione elastica lineare, noto il campo di deformazione assiale in alcuni punti dell'estradosso e dell'intradosso del corpo inflesso si è in grado di ricostruire la deformata di quest'ultimo. Various systems are currently known for dealing with the problem of detecting an inflected element. A first of these involves the use of strain gauge strain gauges with electrical resistance, or similar strain sensors (for example optical fiber) applied to the body undergoing the curvature. The axial deformation of the sensor corresponds to a measurable variation in the electrical or optical properties of the sensor. In the hypothesis of linear elastic deformation, having known the axial deformation field in some points of the extrados and intrados of the inflected body, it is possible to reconstruct the deformation of the latter.

Possono poi essere utilizzati sistemi di scansione laser, che permettono di rilevare una geometria nello spazio attraverso la misura del tempo di volo della radiazione luminosa emessa da un dispositivo analizzatore. Laser scanning systems can then be used, which allow to detect a geometry in space by measuring the time of flight of the light radiation emitted by an analyzer device.

Sono anche previsti sistemi tastatori, con macchinari a sonda tastatrice della superficie da rilevare, azionata in modo da fornire coordinate nello spazio rispetto ad un'origine prefissata. Probe systems are also provided, with machines having a feeler probe of the surface to be detected, operated in such a way as to provide coordinates in space with respect to a predetermined origin.

Ancora, si può fare ricorso a semplici rilievi topografici, che si avvalgono di misurazioni puntuali e relazioni trigonometriche, o fotogrammetrici (attraverso l'analisi di una o più fotografie). Furthermore, it is possible to resort to simple topographic surveys, which make use of punctual measurements and trigonometric relationships, or photogrammetric (through the analysis of one or more photographs).

Tutti questi sistemi, nel loro complesso, presentano dei limiti (di complessità costruttiva, costi, accuratezza della misura, velocità della lettura) che lasciano scoperti vari campi di utilizzo. Ad esempio nel settore della navigazione a vela, in cui la possibilità di rilevare in tempo reale la deformata della superficie velica e/o dell'albero fornirebbe importantissime indicazioni circa l'efficienza del profilo aerodinamico, nessuno dei sistemi noti risulta realmente adeguato all'impiego. I rilievi topografici e fotogrammetrici non consentono letture in tempo reale. Analoghe considerazioni valgono per i dispositivi tastatori, la cui interazione meccanica con una vela è di fatto impossibile, e che oltretutto non si prestano a letture in condizioni dinamiche. All these systems, as a whole, have limits (of constructive complexity, costs, measurement accuracy, reading speed) that leave various fields of use uncovered. For example, in the sailing sector, where the possibility of detecting in real time the deformation of the sail surface and / or mast would provide very important indications about the efficiency of the aerodynamic profile, none of the known systems is really suitable for use. . Topographic and photogrammetric surveys do not allow readings in real time. Similar considerations apply to feeler devices, whose mechanical interaction with a sail is in fact impossible, and which, moreover, do not lend themselves to readings in dynamic conditions.

I sistemi laser e quelli a sensori strain gauge possono risultare inaccettabilmente complessi e costosi, presentando problemi di consumo elettrico e di efficienza in condizioni ambientali critiche (vento, dilatazioni termiche che possono inquinare la misura, ecc.). Essi possono inoltre interferire, per ingombro e funzionalità (generando una sollecitazione addizionale), con la deformazione del corpo di cui è in corso la rilevazione di curvatura. Laser systems and strain gauge sensor systems can be unacceptably complex and expensive, presenting problems of electrical consumption and efficiency in critical environmental conditions (wind, thermal expansions that can pollute the measurement, etc.). They can also interfere, due to their size and functionality (generating an additional stress), with the deformation of the body whose curvature is being detected.

È scopo della presente invenzione quello di superare le problematiche appena indicate, fornendo un nuovo dispositivo e procedimento di rilevazione e misurazione della curvatura che risultino idonei all'effettuazione di accurate rilevazioni in tempo reale in condizioni critiche quali quelle di lavoro di una superficie velica, il tutto a mezzo di soluzioni strutturalmente semplici e relativamente economiche. The purpose of the present invention is to overcome the problems just indicated by providing a new device and procedure for detecting and measuring the curvature that are suitable for carrying out accurate real-time measurements in critical conditions such as those of a sail surface, the all by means of structurally simple and relatively cheap solutions.

Uno scopo particolare della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo e procedimento del tipo summenzionato, che permettano di non interferire in modo significativo, dal punto di vista delle sollecitazioni e degli ingombri, con l'inflessione del corpo di cui si effettua la rilevazione. A particular object of the present invention is to provide a device and method of the aforementioned type, which allow not to significantly interfere, from the point of view of stresses and dimensions, with the deflection of the body being measured.

Questi ed altri scopi vengono raggiunti dal dispositivo e procedimento per la rilevazione o la generazione di una curvatura secondo la presente invenzione, le cui caratteristiche essenziali sono definite dalle rivendicazioni 1, 17 e 18 annesse. These and other objects are achieved by the device and method for detecting or generating a curvature according to the present invention, the essential characteristics of which are defined in the annexed claims 1, 17 and 18.

Le caratteristiche e i vantaggi del dispositivo e procedimento per la rilevazione o generazione di una curvatura secondo la presente invenzione risulteranno più chiaramente dalla descrizione che segue di sue forme realizzative, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi in cui: The characteristics and advantages of the device and method for detecting or generating a curvature according to the present invention will become clearer from the following description of its embodiments, made by way of non-limiting example, with reference to the attached drawings in which:

- la figura 1 rappresenta schematicamente, in vista prospettica, un dispositivo rilevatore secondo una prima forma realizzativa dell’invenzione, in configurazione indeformata; - Figure 1 schematically represents, in perspective view, a detector device according to a first embodiment of the invention, in an undeformed configuration;

- la figura 2 mostra, in modo analogo alla figura 1, il dispositivo della prima forma realizzativa in configurazione deformata; Figure 2 shows, in a similar way to Figure 1, the device of the first embodiment in a deformed configuration;

- la figura 3 rappresenta schematicamente, in vista prospettica, un dispositivo rilevatore secondo una seconda forma realizzativa dell’invenzione, in configurazione indeformata; - Figure 3 schematically represents, in perspective view, a detector device according to a second embodiment of the invention, in an undeformed configuration;

- la figura 4 mostra, in modo analogo alla figura 3, il dispositivo della seconda forma realizzativa in configurazione deformata; e Figure 4 shows, in a similar way to Figure 3, the device of the second embodiment in a deformed configuration; And

- le figure da 5a a 7c sono diagrammi rappresentativi del principio di funzionamento del dispositivo e del procedimento secondo l'invenzione, mostrando per ciascuna di tre condizioni di inflessione del dispositivo (figure 5a, 6a, 7a), rispettivamente l'andamento di una funzione di scorrimento relativo (figure 5b, 6b, 7b) e la relativa funzione derivata (figure 5c, 6c, 7c). - Figures 5a to 7c are diagrams representative of the operating principle of the device and of the method according to the invention, showing for each of three conditions of inflection of the device (Figures 5a, 6a, 7a), respectively, the trend of a function relative sliding (Figures 5b, 6b, 7b) and the relative derived function (Figures 5c, 6c, 7c).

- le figure 8 e 9 mostrano schematicamente, in vista prospettica e laterale (con delineato un ulteriore e identico modulo adiacente), rispettivamente, un modulo di un dispositivo a ulteriore forma realizzativa del dispositivo - Figures 8 and 9 schematically show, in perspective and side views (with a further identical adjacent module outlined), respectively, a module of a device as a further embodiment of the device

Con riferimento per il momento alle figure 1 e 2, un dispositivo rilevatore secondo l'invenzione è un corpo 1 flessibile, di sviluppo genericamente unidirezionale lungo un asse S. Il corpo 1 ha lunghezza variabile, scelta di volta in volta in modo da risultare almeno pari ad un tratto della curvatura che si desidera rilevare, curvatura assunta dalla superficie di una struttura deformabile (non rappresentato), ad esempio una superficie velica, su cui il dispositivo stesso viene fatto aderire come si chiarirà più avanti. With reference for the moment to Figures 1 and 2, a detector device according to the invention is a flexible body 1, of generally unidirectional development along an axis S. The body 1 has a variable length, chosen each time so as to be at least equal to a portion of the curvature to be detected, curvature assumed by the surface of a deformable structure (not shown), for example a sail surface, on which the device itself is made to adhere as will be clarified later on.

Il corpo 1 comprende almeno una coppia di elementi 2, 3 filiformi o, preferibilmente (come nell'esempio illustrato), laminari, estesi lungo l'asse S e vincolati in modo da rimanere tra loro paralleli, o comunque a distanza H variabile lungo lo stesso asse S secondo una relazione predeterminata e nota. I due elementi 2, 3 sono realizzati in materiale flessibile e longitudinalmente inestensibile, ad esempio lamelle in vetroresina. Essi sono tra loro solidali in corrispondenza di una estremità 1a del corpo 1, mentre per il resto hanno libertà di compiere scorrimenti reciproci lungo l'asse S scorrimenti che si manifesteranno, come reso evidente dalla figura 2, a seguito di una inflessione del corpo 1 rispondente alla deformazione della struttura da rilevare. The body 1 comprises at least a pair of elements 2, 3 filiform or, preferably (as in the example illustrated), laminar, extended along the axis S and constrained so as to remain parallel to each other, or in any case at a variable distance H along the same axis S according to a predetermined and known relationship. The two elements 2, 3 are made of flexible and longitudinally inextensible material, for example fiberglass lamellas. They are integral with each other at one end 1a of the body 1, while for the rest they have the freedom to perform reciprocal sliding along the S axis sliding which will manifest, as shown in figure 2, following an inflection of the body 1 responding to the deformation of the structure to be detected.

Da un punto di vista puramente meccanico, tale risultato può essere ottenuto attraverso una distribuzione di colonnine distanziali 4, solidali ad un elemento 2 e impegnate scorrevolmente (nella sola direzione dell'asse S) con l'altro elemento 3. From a purely mechanical point of view, this result can be obtained through a distribution of spacer columns 4, integral with one element 2 and slidingly engaged (only in the direction of the axis S) with the other element 3.

Il dispositivo comprende inoltre mezzi rilevatori dello scorrimento reciproco tra i due elementi proiettato lungo la direzione S, matematicamente definibile nei termini di una ascissa curvilinea. Tali mezzi rilevatori, rappresentati schematicamente nelle figure e indicati con 5, possono consistere ad esempio in una distribuzione di sensori di spostamento lineare, di tipo magnetico (ad induzione magnetica, effetto Hall o magnetoresistivo), potenziometri, sensori ottici e in generale secondo quanto disponibile in commercio per impieghi analoghi. I sensori sono disposti ad intervalli regolari lungo l'asse S, con frequenza tale da fornire un adeguato campionamento dello scorrimento reciproco dei due elementi, ottimizzabile in ogni caso a seconda delle specifiche applicazioni. The device also comprises means for detecting the reciprocal sliding between the two elements projected along the direction S, which can be mathematically defined in terms of a curvilinear abscissa. These detector means, schematically represented in the figures and indicated with 5, can consist for example of a distribution of linear displacement sensors, of the magnetic type (magnetic induction, Hall effect or magnetoresistive), potentiometers, optical sensors and in general according to what is available on the market for similar uses. The sensors are arranged at regular intervals along the S axis, with a frequency such as to provide adequate sampling of the reciprocal sliding of the two elements, which can be optimized in any case according to the specific applications.

A completare la configurazione del dispositivo, preferibilmente in corrispondenza dell'estremità 1a del corpo 1 sono disposti mezzi elettronici a microprocessore per l'acquisizione dei dati/segnali emessi dai mezzi rilevatori, nonché mezzi per la trasmissione dei dati/segnali acquisiti a un apparato elaboratore esterno (PC, palmare, telefono cellulare ecc.) il quale, tramite idoneo software, è atto ad elaborare i dati e metterli a disposizione dell'utilizzatore in formato digitale e grafico. I mezzi di acquisizione, quelli di trasmissione (preferibilmente via radio, Bluetooth<®>, a infrarossi ecc), gli eventuali mezzi a batteria e tutta la relativa circuitazione non sono rappresentati né descritti in dettaglio essendo del resto, in sé e per sé, di ovvia implementazione. To complete the configuration of the device, preferably at the end 1a of the body 1 electronic microprocessor means are arranged for the acquisition of the data / signals emitted by the detector means, as well as means for the transmission of the acquired data / signals to a processing apparatus external (PC, PDA, mobile phone, etc.) which, by means of suitable software, is able to process the data and make them available to the user in digital and graphic format. The acquisition means, those of transmission (preferably via radio, Bluetooth <®>, infrared, etc.), any battery-powered means and all the related circuitry are not represented or described in detail being, in and of themselves, of obvious implementation.

Operativamente, secondo la principale e più tipica forma di utilizzo, il dispositivo secondo l'invenzione viene connesso ad una struttura deformabile di cui si vuole per l'appunto rilevare la configurazione deformata, rendendolo solidale alla struttura stessa lungo uno dei due elementi filiformi o laminari 2, 3, attraverso incollaggio o fissaggio meccanico. Evidentemente, in presenza di una flessione della struttura, il dispositivo, e nello specifico il corpo 1, si flette in modo corrispondente, e la flessione (figura 2), genera uno scorrimento reciproco dei due elementi lungo l'ascissa curvilinea S, misurato dai sensori 5 e trasmesso all'apparato elaboratore esterno. Operationally, according to the main and most typical form of use, the device according to the invention is connected to a deformable structure whose deformed configuration is to be detected, making it integral with the structure itself along one of the two filiform or laminar elements. 2, 3, through gluing or mechanical fixing. Evidently, in the presence of a bending of the structure, the device, and specifically the body 1, flexes in a corresponding way, and the bending (figure 2) generates a reciprocal sliding of the two elements along the curvilinear abscissa S, measured by the sensors 5 and transmitted to the external processing apparatus.

L'elaboratore è in grado così di ricostruire lo scorrimento relativo come una funzione matematica m(S), discreta o continua, dell'ascissa curvilinea S, cioè della posizione lungo l'asse S. Noto anche il valore H (distanza tra gli elementi), eventualmente variabile secondo una funzione a sua volta nota H(S), sarà possibile risalire al raggio di curvatura locale, tenendo presente che la derivata di m(S) rispetto a S è inversamente proporzionale al raggio di curvatura, con un fattore di correzione di proporzionalità diretta con la distanza locale H(S) tra i due elementi inflessi. The computer is thus able to reconstruct the relative sliding as a mathematical function m (S), discrete or continuous, of the curvilinear abscissa S, i.e. of the position along the S axis. Also known is the value H (distance between the elements ), possibly variable according to a known function H (S), it will be possible to trace the local radius of curvature, bearing in mind that the derivative of m (S) with respect to S is inversely proportional to the radius of curvature, with a factor of correction of direct proportionality with the local distance H (S) between the two inflected elements.

Dal raggio di curvatura locale (in funzione dell'ascissa curvilinea) si potrà quindi passare alla ricostruzione della deformata del rilevatore su un piano cartesiano x,y, e quindi della struttura, risolvendo un problema matematico di soluzione nota. From the local radius of curvature (as a function of the curvilinear abscissa) it will then be possible to pass to the reconstruction of the deformation of the detector on a Cartesian x, y plane, and therefore of the structure, solving a mathematical problem with a known solution.

I diagrammi autoesplicativi delle figure 5a-7c chiariscono, con alcuni semplici esempi di rilevazione discreta, la relazione sopra esposta. La figura 5a mostra un dispositivo in configurazione indeformata, a cui corrisponde una funzione m(S) costantemente nulla con la sua derivata (figure 5b e 5c), e difatti raggio di curvatura infinito. In figura 6a la curvatura del dispositivo è ad arco di cerchio. La funzione m(S) è una retta (figura 6b) la cui derivata, costante (figura 6c), è appunto espressione di un raggio di curvatura costante. Infine, la figura 7a rappresenta una deformazione del dispositivo con curvatura variabile, e si nota (figure 7b e 7c) come ad un punto di curvatura nulla corrisponda un massimo della funzione m(S), funzione derivata nulla e quindi raggio di curvatura infinito, l'andamento della funzione derivata rappresentando una fedele rappresentazione dell'evoluzione di forma della struttura inflessa. The self-explanatory diagrams of Figures 5a-7c clarify, with some simple examples of discrete detection, the above relationship. Figure 5a shows a device in an undeformed configuration, which corresponds to a function m (S) which is constantly zero with its derivative (Figures 5b and 5c), and in fact an infinite radius of curvature. In figure 6a the curvature of the device is in an arc of a circle. The function m (S) is a straight line (figure 6b) whose derivative, constant (figure 6c), is precisely the expression of a constant radius of curvature. Finally, Figure 7a represents a deformation of the device with variable curvature, and it can be seen (Figures 7b and 7c) that a maximum of the function m (S) corresponds to a point of null curvature, a null derivative function and therefore an infinite radius of curvature, the trend of the derived function representing a faithful representation of the evolution of shape of the inflected structure.

Evidentemente, più dispositivi sistemati in varie parti della struttura e dialoganti contestualmente con l'apparato elaboratore consentiranno di ricavare informazioni sulla configurazione della struttura nel suo complesso. Secondo la forma realizzativa appena descritta, si osservano scorrimenti relativi tra i due elementi 2, 3 esclusivamente quando le curvature cui è sottoposto il dispositivo giacciono sul piano locale contenente gli elementi in scorrimento reciproco. Ai fini di una ricostruzione della deformata nello spazio si dovranno quindi utilizzare ulteriori elementi disposti su una superficie ortogonale o comunque trasversale, per cui dalla combinazione delle due deformate ricostruite sarà possibile determinare la deformata nello spazio. Obviously, several devices arranged in various parts of the structure and interacting contextually with the processing apparatus will allow information on the configuration of the structure as a whole to be obtained. According to the embodiment just described, relative sliding between the two elements 2, 3 is observed only when the curvatures to which the device is subjected lie on the local plane containing the elements in reciprocal sliding. For the purpose of reconstructing the deformation in space, it is therefore necessary to use additional elements arranged on an orthogonal or in any case transverse surface, so that from the combination of the two reconstructed deformations it will be possible to determine the deformation in space.

Un singolo dispositivo, sulla base del medesimo principio costruttivo, potrà del resto essere direttamente reso idoneo a misure tridimensionali, con una matrice genericamente allungata, ad esempio un corpo 1 a estruso cilindrico o prismatico, con una pluralità di elementi longitudinali, ad esempio tre elementi laminari o filiformi disposti su rispettivi vertici di un triangolo, tipicamente equilatero. In questo caso gli scorrimenti differenziali rilevati a due a due tra coppie di elementi, sempre tramite distribuzioni di sensori appositamente collocati, opportunamente elaborati, saranno in grado di fornire informazioni sulla curvatura spaziale. A single device, based on the same constructive principle, can moreover be directly made suitable for three-dimensional measurements, with a generically elongated matrix, for example a cylindrical or prismatic extruded body 1, with a plurality of longitudinal elements, for example three elements laminar or filiform arranged on respective vertices of a triangle, typically equilateral. In this case, the differential slips detected two by two between pairs of elements, again through distributions of specially placed sensors, suitably processed, will be able to provide information on the spatial curvature.

Rimanendo tuttavia nell'ambito bidimensionale, con riferimento alle figure 3 e 4, una variante costruttiva può prevedere che uno dei due elementi longitudinali, indicato complessivamente con 13, abbia una configurazione discontinua, essendo composto da una pluralità di segmenti laminari 13a - 13n ciascuno con una prima estremità solidale, attraverso una colonnina 14a, all'altro elemento longitudinale 12 (quello destinato alla connessione con la struttura da rilevare), e una seconda estremità libera, seppur vincolata allo scorrimento come nella forma realizzativa precedente attraverso una colonnina distanziale 14b. However, remaining in the two-dimensional area, with reference to Figures 3 and 4, a construction variant can provide that one of the two longitudinal elements, indicated as a whole with 13, has a discontinuous configuration, being composed of a plurality of laminar segments 13a - 13n each with a first end integral, through a column 14a, to the other longitudinal element 12 (the one intended for connection with the structure to be surveyed), and a second free end, albeit constrained to sliding as in the previous embodiment through a spacer column 14b.

Questa soluzione presenta il vantaggio che gli scorrimenti relativi lungo l'asse S non si assommano meccanicamente lungo il corpo 11, per cui quest'ultimo non subisce, nel suo complesso, alcun aumento di estensione longitudinale per effetto della deformazione. Infatti, lo spostamento di ciascun segmento 13a - 13n, ognuno corrispondente ad un punto (e ad un sensore) di rilevazione, viene compensato e recuperato grazie all'interruzione che distanzia il segmento dal successivo. This solution has the advantage that the relative sliding along the axis S do not add up mechanically along the body 11, so that the latter does not undergo, as a whole, any increase in longitudinal extension due to the deformation. In fact, the displacement of each segment 13a - 13n, each corresponding to a detection point (and to a sensor), is compensated and recovered thanks to the interruption that distances the segment from the next.

Il corpo 1 potrà presentare un rivestimento, preferibilmente in materiale elastomerico quale gomma siliconica in modo da far assumere al dispositivo la forma di una stecca flessibile resistente agli urti e con la componentistica interna adeguatamente protetta dagli agenti atmosferici e dalle sollecitazioni meccaniche. The body 1 may have a coating, preferably of elastomeric material such as silicone rubber, so as to make the device take the form of a flexible stick resistant to impacts and with the internal components adequately protected from atmospheric agents and mechanical stresses.

Per quanto riguarda i mezzi di rilevazione, secondo una soluzione più elementare ma comunque rientrante nell'ambito dell'invenzione, essi potranno assumere semplicemente la forma di tacche o segni di riferimento apposti sugli elementi, atti a fornire una immediata indicazione visiva, eventualmente "memorizzabile" con l'ausilio di marcatori grafici. La rilevazione dello scorrimento può in questo caso essere demandata ad una fase successiva, ricorrendo in generale a strumenti di misura quale un comune calibro. Ovviamente si potrà così fare a meno anche dei mezzi processori e trasmettitori, realizzando una versione puramente "manuale" del dispositivo. As regards the detection means, according to a more elementary solution but in any case falling within the scope of the invention, they can simply take the form of notches or reference marks affixed to the elements, capable of providing an immediate visual indication, possibly "memorable" "with the help of graphic markers. The detection of the slip can in this case be deferred to a subsequent phase, generally resorting to measuring instruments such as a common gauge. Obviously, it will also be possible to do without the processor and transmitter means, creating a purely "manual" version of the device.

Risultano chiari da quanto precede i vantaggi conseguiti dal dispositivo secondo l'invenzione, in termini di semplicità strutturale ed economicità della tecnologia impiegata, caratteristiche che rendono facile la realizzazione dello strumento e il suo utilizzo, che può avvenire anche in condizioni critiche, dove apparati più delicati e costosi (o ingombranti) non possono essere applicati. The advantages achieved by the device according to the invention are clear from the foregoing, in terms of structural simplicity and cost-effectiveness of the technology used, characteristics that make it easy to make the instrument and to use it, which can also take place in critical conditions, where more delicate and expensive (or bulky) cannot be applied.

Si ha in pratica la possibilità di ricostruire la forma della struttura deformata in tempo reale ed elevata frequenza di campionamento nel tempo, rendendo possibile uno studio approfondito delle dinamiche di deformazione. La deformata potrà essere ricostruita con frequenze temporali molto alte, raccogliendo dettagli sulla variazione della curvatura con beneficio di chi è interessato alla dinamica temporale della deformazione (ad esempio deformazioni da associare ad eventi studiati in parallelo, o causati dall'osservatore). In practice, it is possible to reconstruct the shape of the deformed structure in real time and a high sampling frequency over time, making it possible to carry out an in-depth study of the deformation dynamics. The deformation can be reconstructed with very high temporal frequencies, collecting details on the variation of the curvature with the benefit of those interested in the temporal dynamics of the deformation (for example deformations to be associated with events studied in parallel, or caused by the observer).

Rispetto agli strain gauges, nel dispositivo secondo l'invenzione vengono annullati in modo intrinseco gli effetti delle distorsioni termiche, perché gli almeno due elementi longitudinali si contraggono o dilatano in eguale misura senza scorrimenti relativi. La possibilità di scorrimento tra i due elementi inflessi consente di incrementare la loro distanza H mantenendo invariata la rigidità flessionale. In tal modo si possono amplificare le letture di scorrimento e utilizzare sensori di scorrimento lineare con risoluzione anche relativamente bassa, tipo encoder lineari (assoluti o relativi) o potenziometri, quindi tecnologia semplice ed economica. Compared to strain gauges, in the device according to the invention the effects of thermal distortions are intrinsically canceled, because the at least two longitudinal elements contract or expand equally without relative sliding. The possibility of sliding between the two inflected elements allows to increase their distance H while keeping the flexural rigidity unchanged. In this way it is possible to amplify the slip readings and use linear slip sensors with even relatively low resolution, such as linear encoders (absolute or relative) or potentiometers, therefore simple and economical technology.

Con gli strain gauges, dovendo misurare delle deformazioni, si deve sfruttare l'inflessione di un elemento monolitico (stecca). Per ottenere lo stesso risultato di amplificazione si dovrebbe quindi aumentare lo spessore dell’elemento inflesso, aumentandone la rigidità e quindi la perturbazione sulla struttura misurata. Sarebbe inoltre più difficoltoso far aderire lo strumento alla deformata da misurare. Ad esempio nella rilevazione di forma di una superficie velica, una stecca troppo rigida creerebbe una perturbazione inaccettabile, e d'altra parte una di ridotto spessore renderebbe critica e difficoltosa la misura delle deformazioni. Secondo l'invenzione, tale conflitto di esigenze viene superato. With strain gauges, having to measure deformations, the inflection of a monolithic element (stick) must be exploited. To obtain the same amplification result, the thickness of the inflected element should therefore be increased, increasing its rigidity and therefore the perturbation on the measured structure. It would also be more difficult to make the instrument adhere to the deformation to be measured. For example, in detecting the shape of a sail surface, an excessively rigid batten would create an unacceptable perturbation, and on the other hand one of reduced thickness would make the measurement of deformations critical and difficult. According to the invention, this conflict of needs is overcome.

A tale riguardo, e per rimarcare ulteriormente la differenza concettuale rispetto agli strain gauges, si fa notare come il dispositivo secondo l'invenzione possa avvalersi di una struttura completamente labile. Un ulteriore esempio realizzativo, particolarmente significativo in tal senso, è fornito dalle figure 8 e 9, alle quali si fa di seguito riferimento. In questo caso, il dispositivo prevede un'anima 101 costituita da una concatenazione di unità 106 liberamente articolabili su un piano. Un certo numero di unità 106 realizza un singolo modulo 107 dell'anima 101, che rappresenta l'intervallo di campionamento, cioè il segmento di dispositivo su cui si opera una rilevazione discreta di scorrimento. In this regard, and to further underline the conceptual difference with respect to strain gauges, it should be noted that the device according to the invention can make use of a completely labile structure. A further embodiment, particularly significant in this sense, is provided by figures 8 and 9, to which reference is made below. In this case, the device provides a core 101 consisting of a concatenation of units 106 which can be freely articulated on a plane. A certain number of units 106 form a single module 107 of the core 101, which represents the sampling interval, that is, the device segment on which a discrete slip detection is performed.

Quest'ultimo viene infatti materializzato grazie ad elementi filiformi inestensibili 102, 103, a loro volta praticamente privi di resistenza flessionale, disposti in modo scorrevole rispettivamente sull'intradosso e sull'estradosso della curvatura del modulo 107. La rilevazione può quindi in questo caso essere anche mediata da un semplice sensore di rotazione, agente ad esempio su una rotella 105 con cui gli elementi filiformi 102, 103, concettualmente distinti ma che fisicamente possono essere uniti rappresentando l'uno la continuazione dell'altro, si impegnano traducendo lo scorrimento in una rotazione. La rotella 105 è evidentemente supportata da una delle unità di estremità 106 del modulo 107 dell'anima 101, girevolmente attorno ad un asse parallelo all'asse di curvatura. Un modulo 107 verrà consecutivamente connesso, sempre in modo liberamente articolato, a più moduli identici per formare un singolo dispositivo (figura 9). The latter is in fact materialized thanks to inextensible filiform elements 102, 103, in turn practically devoid of bending resistance, arranged in a sliding manner respectively on the intrados and on the extrados of the curvature of the module 107. The detection can therefore in this case be also mediated by a simple rotation sensor, acting for example on a wheel 105 with which the thread-like elements 102, 103, conceptually distinct but which can be physically joined, representing one the continuation of the other, engage, translating the sliding into a rotation. The wheel 105 is evidently supported by one of the end units 106 of the module 107 of the core 101, rotatably about an axis parallel to the axis of curvature. A module 107 will be connected consecutively, again in a freely articulated way, to several identical modules to form a single device (Figure 9).

In confronto ai sistemi ottici (fotogrammetria) si ha nel caso dell'invenzione un algoritmo di ricostruzione della forma estremamente semplice. Inoltre, la misura è indipendente dalle condizioni di illuminazione dell'oggetto da rilevare, per cui l'invenzione è perfettamente compatibile con un utilizzo notturno, oltre che con una frequenza temporale preclusa ai suddetti sistemi. In comparison with optical systems (photogrammetry), in the case of the invention, there is an extremely simple shape reconstruction algorithm. Furthermore, the measurement is independent of the lighting conditions of the object to be detected, so that the invention is perfectly compatible with night use, as well as with a temporal frequency precluded to the aforementioned systems.

Rispetto agli scanner laser, la soluzione secondo l'invenzione è drasticamente più economica e semplice, poiché i sistemi laser prevedono l'utilizzo di costosa e delicata tecnologia ottica con evidenti limitazioni di utilizzo all'aperto in condizioni meteorologiche non favorevoli, scarsa possibilità di miniaturizzazione, e consumi elettrici non compatibili con alimentazione con batterie reperibili al dettaglio. Compared to laser scanners, the solution according to the invention is drastically cheaper and simpler, since laser systems involve the use of expensive and delicate optical technology with obvious limitations of use outdoors in unfavorable weather conditions, little possibility of miniaturization , and electricity consumption not compatible with power supply with batteries available at retail.

Ancora, rispetto ai metodi di rilievo topografico, in cui peraltro le misurazioni vengono svolte in maniera sequenziale ed elaborate in un secondo tempo, non prestandosi a rilievi dinamici e a ricostruzioni in tempo reale, l'invenzione è idonea ad effettuare rilievi anche su piccola scala. Furthermore, with respect to topographic survey methods, in which the measurements are carried out sequentially and subsequently processed, not lending itself to dynamic surveys and reconstructions in real time, the invention is suitable for carrying out surveys even on a small scale.

Le applicazioni del dispositivo secondo l'invenzione sono quindi molteplici, uno dei quali, di particolare interesse, è quello della telemetria nel settore sportivo (raggiungimento di profili aerodinamici ideali in fase di competizione). Ad esempio nelle competizioni veliche si potrà correlare ogni regolazione dell'attrezzatura alla deformazione del profilo delle vele, sia durante la regata sia in fase di allenamento per monitorare in tempo reale il profilo aerodinamico delle vele. Utilizzando più dispositivi si potranno rilevare i profili a varie altezze. The applications of the device according to the invention are therefore numerous, one of which, of particular interest, is that of telemetry in the sports sector (achievement of ideal aerodynamic profiles in the competition phase). For example, in sailing competitions it will be possible to correlate each adjustment of the equipment to the deformation of the profile of the sails, both during the regatta and in the training phase to monitor the aerodynamic profile of the sails in real time. Using multiple devices, profiles at various heights can be detected.

Altre applicazioni tipiche saranno il monitoraggio in tempo reale di elementi strutturali (collaudi, raggiungimento di deformazioni critiche), la verifica rapida di modelli 3D nel settore design, applicazioni biometriche (rilievo di conformazioni anatomiche), realizzazione di dime nei settori manifatturiero ed edile, e via dicendo. Other typical applications will be the real-time monitoring of structural elements (testing, achievement of critical deformations), the rapid verification of 3D models in the design sector, biometric applications (relief of anatomical conformations), creation of templates in the manufacturing and construction sectors, and so on.

Sempre con la medesima configurazione, il dispositivo potrà del resto prestarsi anche ad un uso come strumento di riferimento e/o "copiatura" di una forma, anche statica, precedentemente rilevata. In questo caso, le indicazioni sull'andamento della funzione m(S) associata ad una determinata conformazione deformata possono essere immagazzinate e riprodotte per restituire al dispositivo, in un secondo tempo, la stessa configurazione deformata. Eventualmente, potranno anche essere creati dei grafici o database di riferimento, in grado di fornire l'entità dello scorrimento da far raggiungere ad ogni punto di rilevazione per ottenere una determinata curvatura. Always with the same configuration, the device can also lend itself to use as a reference tool and / or "copying" of a shape, even static, previously detected. In this case, the indications on the trend of the function m (S) associated with a determined deformed conformation can be stored and reproduced to return to the device, at a later time, the same deformed configuration. Eventually, graphs or reference databases can also be created, capable of providing the amount of sliding to be reached at each detection point in order to obtain a certain curvature.

Proprio in relazione a questa ultima prospettiva di utilizzo, ferma restando la possibilità di una deformazione per semplice manipolazione (specialmente nella versione "manuale" sopra menzionata), il dispositivo potrà anche vantaggiosamente essere dotato di una serie di micro-attuatori comandabili da posizione remota in modo manuale o automatico, atti ad agire tra gli elementi longitudinali in modo da ricreare le condizioni di scorrimento relativo desiderate, in base per l'appunto alla curvatura da riprodurre. Gli attuatori possono in generale consentire di disporre di un controllo e una correzione della forma in tempo reale, rendendo in pratica il dispositivo un vero e proprio strumento attivo, per impieghi nell'industria manufatturiera quali il controllo di una pressa che deforma una lamiera regolando i parametri di chiusura in funzione della deformazione via via ottenuta, di un verricello motorizzato che reagisce alle deformazioni dell'elemento cui applica tensione ecc.. Precisely in relation to this last perspective of use, without prejudice to the possibility of deformation by simple manipulation (especially in the "manual" version mentioned above), the device can also advantageously be equipped with a series of micro-actuators that can be controlled from a remote position in manual or automatic mode, able to act between the longitudinal elements in order to recreate the desired relative sliding conditions, based precisely on the curvature to be reproduced. Actuators can generally allow to have control and correction of the shape in real time, practically making the device a real active tool, for use in the manufacturing industry such as the control of a press that deforms a sheet by adjusting the closing parameters as a function of the deformation gradually obtained, of a motorized winch that reacts to the deformations of the element to which it applies tension, etc.

La presente invenzione non è limitata alle forme realizzative illustrate e descritte, fornite a solo titolo di esempio non limitativo, ma comprende tutte quelle varianti e modifiche rientranti nell’ambito del concetto inventivo, come di seguito rivendicato. The present invention is not limited to the embodiments illustrated and described, provided by way of non-limiting example only, but includes all those variants and modifications falling within the scope of the inventive concept, as claimed below.

Claims

CLAIMS 1. Device for detecting or generating a curvature, characterized in that it comprises a body (1, 101) with at least two longitudinal elements (2, 3, 12, 13, 102, 103) extending along an axis (S) , made of flexible and inextensible material, and constrained so as to be mutually sliding along said axis (S) remaining spaced apart, parallel to each other or in any case at a variable distance (H) along said axis (S) according to a predetermined relationship, the device further comprising detecting means (5) of the reciprocal sliding (m) of said elements (2, 3) along said axis (S) in at least a plurality of sampling points, in response to the assumption of said curvature by said body ( 1), in order to establish a correspondence between the local curvature and the local slip detected in at least said sampling points, also taking into account said distance (H).

Device according to claim 1, wherein said elements (2, 3) are laminar elements mutually connected through a distribution of spacers (4).

3. Device according to claim 2, wherein said spacers (4) are integral with one element (2) and slidingly engaged in the direction of said axis (S) with the other element (3).

4. Device according to claim 2, wherein one of said laminar elements (13) has a discontinuous configuration, being composed of a plurality of laminar segments (13a - 13n) each with a first integral end, through a first spacer (14a) to the other laminar element (12) and a second end slidably engaged, in the direction of said axis (S), with a second spacer (14b) integral with the other laminar element (12).

5. Device according to claim 1, comprising a plurality of longitudinal elements arranged within an elongated matrix, for example three laminar elements arranged on respective vertices of a triangle, said detector means being able to detect the reciprocal sliding between pairs of elements.

6. Device according to any one of the preceding claims, wherein said detector means comprise reference marks affixed to said elements.

Device according to any one of claims 1 to 5, wherein said detector means comprise a distribution of linear displacement sensors (5) arranged along said elements (2, 3).

8. Device according to claim 1, wherein said body comprises a core (101) consisting of a concatenation of units (106) which can be freely articulated on a plane, said longitudinal elements comprising filiform elements modularly organized in pairs of elements (102, 103 ), sliding respectively on the intrados and on the extrados of curvature of said core (101), said detector means comprising rotation sensors adapted to detect the rotation induced by said reciprocal sliding (m) due to the engagement of said filiform elements ( 102, 103) with a rotating body (105) arranged on said core (101).

Device according to claim 7 or 8, wherein said sensors (5) are selected from the following group: magnetic induction sensors; Hall effect sensors; magnetoresistive effect sensors; potentiometers; optical sensors.

10. Device according to claim 7, 8 or 9, further comprising: electronic microprocessor means for acquiring the data / signals emitted by said sensors (5), and means for remotely transmitting the acquired data / signals to external processing means .

11. Device according to claim 10, further comprising battery means for powering said sensors, said microprocessor means and said transmission means.

Device according to any one of claims 7 to 11, further comprising actuator means that can be controlled from a remote position in a manual or automatic way, able to act between said longitudinal elements so as to create desired relative sliding conditions, on the basis of a curvature to be reproduce or generate.

13. Device according to any one of the preceding claims, comprising means suitable for allowing the connection thereof to a structure whose deformation state it is desired to detect or generate.

Device according to any one of the preceding claims, wherein said body (1, 101) has a protective coating made of elastomeric material.

System comprising a plurality of devices according to one of claims 11 to 14, and processor means communicating with said transmitter means, and adapted to process the data / relative scrolling signals so as to make explicit the representation of said curvature in graphic and / or digital.

16. System according to claim 15, in which said processor means are adapted to control any actuator means.

17. Procedure for detecting a curvature of a structure, characterized by the fact of: connecting to said structure a body (1) with at least two longitudinal elements (2, 3) extending along an axis (S), made of flexible material and inextensible, and constrained so as to be mutually sliding along said axis (S) remaining spaced apart, parallel to each other or in any case at a variable distance (H) along said axis (S) according to a predetermined relationship; detecting the reciprocal sliding (m) of said elements (2, 3) along said axis (S), in at least a plurality of sampling points, in response to the assumption of said curvature by said body (1); obtain indications on the local curvature as a function of the local slip detected in at least said sampling points, also taking into account said distance (H).

18. Process for the generation of a curvature, characterized by the fact of: providing a body (1) with at least two longitudinal elements (2, 3) extending along an axis (S), made of flexible and inextensible material and constrained so as to being mutually sliding along said axis (S) remaining spaced apart, parallel to each other or in any case at a variable distance (H) along said axis (S) according to a predetermined relationship; establish a correspondence between the mutual sliding (m) of said elements (2, 3) along said axis (S), in at least a plurality of sampling points, and the curvature locally assumed by said body in response to said sliding, taking into account also of said distance (H); deforming said body by imposing on said sampling points the reciprocal sliding (m) capable of generating a desired curvature, according to said correspondence.