ITFI20120173A1 - "sistema di visione con telecamera e sistema di limitazione delle sollecitazioni" - Google Patents

Description

“SISTEMA DI VISIONE CON TELECAMERA E SISTEMA DI LIMITAZIONE DELLE SOLLECITAZIONIâ€

DESCRIZIONE

Campo Tecnico

La presente invenzione riguarda sistemi opto-elettronici di visione e/o puntamento. Più in particolare la presente invenzione riguarda sistemi o apparati optoelettronici comprendenti una telecamera per le riprese di una scena, montata su una struttura soggetta a sollecitazioni dinamiche, ad esempio su un mezzo semovente. Stato della Tecnica

I moderni apparati opto-elettronici di visione e puntamento sono dotati di capacità di visione indiretta, ovvero producono un video della scena o scenario che può essere presentato all’operatore su un monitor. Il video, sia esso analogico sia digitale, viene ripreso attraverso una telecamera dotata di un modulo CCD e di adeguati elementi ottici di focalizzazione, in particolare un obiettivo. Questo gruppo optoelettronico deve consentire di realizzare campi di vista congeniali ai requisiti operativi e mantenere stabile la posizione dell’asse ottico, per garantire un’adeguata precisione di puntamento, sia al variare del campo di vista, sia al variare delle condizioni di temperatura. E’ inoltre necessario che il sistema mantenga la posizione dell’asse ottico stabile durante e dopo l’esposizione del sistema a sollecitazioni meccaniche di tipo dinamico trasmesse ad esempio dal veicolo o altro mezzo semovente su cui il sistema à ̈ installato, sollecitazioni che possono derivare dal moto del veicolo oppure dall’operatività di parti presenti su di esso. Inoltre, à ̈ necessario che il modulo di telecamera e le parti ottiche di esso non siano soggette a malfunzionamenti durante e dopo l’esposizione del sistema alle suddette sollecitazioni meccaniche.

Esistono sistemi di smorzamento delle sollecitazioni dinamiche su assiemi di telecamera e ottiche di focalizzazione dedicati a particolari impieghi, che hanno costi molto elevati.

Altri sistemi più semplici ed economici oggi disponibili non forniscono le prestazioni richieste in talune applicazioni.

Esiste pertanto la necessità di realizzare un sistema di visione e/o puntamento comprendente una telecamera, che sia atto a venire installato ad esempio su un mezzo semovente sottoposto a sollecitazioni dinamiche di varia natura, in particolare tale da provocare spostamenti paralleli all’asse ottico della telecamera, che abbia adeguate caratteristiche tecnico-funzionali e prestazionali ma costi limitati.

Sommario dell’Invenzione

Scopo di alcune forme di realizzazione dell’oggetto qui descritto à ̈ quello di evitare rotture o malfunzionamenti (come ad esempio la perdita del fuoco) e mantenere stabile la posizione dell’asse ottico di un assieme TV commerciale, cioà ̈ una telecamera commerciale, a fronte di condizioni ambientali, di temperatura e di stress meccanici, tipicamente di natura dinamica, a cui il sistema à ̈ sottoposto quando à ̈ montato ad esempio su un veicolo semovente.

Secondo un aspetto, viene previsto un sistema di visione e/o puntamento comprendente: una telecamera con un asse ottico; un telaio interno contenente la telecamera; ed un telaio esterno in cui à ̈ supportato il telaio interno; in cui: tra il telaio esterno e il telaio interno sono disposti organi di limitazione delle sollecitazioni meccaniche trasmesse dal telaio esterno al telaio interno e quindi di limitazione delle accelerazioni trasmesse dal telaio esterno al telaio interno.

In vantaggiose forme di realizzazione il telaio esterno e il telaio interno sono disposti per scorrere l’uno rispetto all’altro in una direzione parallela all’asse ottico della telecamera portata dal telaio interno. Sistemi di scorrimento reciproco tra telaio esterno e telaio interno riducono la sollecitazione meccanica trasmessa dal telaio esterno al telaio interno nella direzione dell’asse ottico e quindi riducono l’accelerazione del telaio interno rispetto al telaio esterno lungo detta direzione.

In pratica, il detto telaio interno à ̈ supportato nel telaio esterno in modo da poter traslare lungo una direzione parallela all’asse ottico di detta telecamera. E’ inoltre previsto un meccanismo di richiamo del telaio interno verso una posizione intermedia di equilibrio stabile del telaio interno rispetto al telaio esterno.

In pratica, con un sistema di questo tipo, se al telaio esterno, (che può essere vincolato rigidamente ad un componente di un veicolo semovente) viene impartita una sollecitazione dinamica che provoca una accelerazione del telaio esterno nella direzione dell’asse ottico della telecamera, sul telaio interno e sulla telecamera viene trasmessa una sollecitazione e quindi una accelerazione sostanzialmente più bassa.

In pratiche forme di realizzazione gli organi di limitazione comprendono assorbitori di urto di sicurezza fra il telaio esterno ed il telaio interno, configurati e disposti per assorbire l’urto tra il telaio interno ed il telaio esterno, quando il telaio interno trasla oltre il consentito rispetto al telaio esterno lungo la direzione parallela all’asse ottico della telecamera. Gli assorbitori d’urto costituiscono in pratica finecorsa per limitare lo spostamento relativo tra telaio esterno e telaio interno nella direzione dell’asse ottico della telecamera. Questa à ̈ una condizione di funzionamento non normale e da evitare. Gli assorbitori d’urto, in ogni caso, consentono di evitare o ridurre danni conseguenti dall’insorgere di questa condizione anomala. Gli assorbitori d’urto possono essere sistemi elastici, oppure visco-elastici, oppure comprendere o essere formati da componenti in gomma od altro materiale morbido capace di dissipare l’energia cinetica dell’urto tra telaio esterno e telaio interno. Preferibilmente gli assorbitori d’urto sono fissati al telaio esterno, ma non si esclude di vincolarli al telaio interno.

In pratiche forme di realizzazione nella posizione di equilibrio stabile il telaio interno à ̈ distanziato dagli assorbitori d’urto, i quali sono posizionati davanti e dietro al telaio interno rispetto alla direzione dell’asse ottico della telecamera.

In vantaggiose forme di realizzazione il meccanismo di richiamo comprende un rullo pressore, sollecitato elasticamente contro una superficie a doppia inclinazione. In una possibile configurazione, il rullo pressore à ̈ vincolato al telaio esterno e la superficie a doppia inclinazione à ̈ vincolata al telaio interno. In altre forme di realizzazione la disposizione può essere invertita, con il rullo pressore supportato dal telaio interno e la superficie a doppia inclinazione fissata al telaio esterno. La prima configurazione, con il telaio esterno vincolato al rullo pressore, à ̈ preferibile per motivi di realizzazione meccanica e di ingombro.

In pratica, la superficie a doppia inclinazione può avere una forma sostanzialmente a V, nella posizione di equilibrio stabile il rullo pressore essendo posizionato nel vertice della superficie a V. La superficie a doppia inclinazione può avere due porzioni di superficie piane, cioà ̈ due piani inclinati convergenti verso il vertice della V. Non si esclude di realizzare le due porzioni della superficie a doppia inclinazione con una forma diversa, ad esempio concava o convessa, con una inclinazione variabile, ma sempre tale per cui complessivamente si definisce una superficie con due porzioni in cui si hanno due inclinazioni sostanzialmente opposte.

Il rullo pressore e la superficie a doppia inclinazione sono disposti in modo tale da sollecitare il telaio interno contro una superficie di scorrimento del telaio esterno, ad esempio per effetto di uno o più organi elastici che caricano elasticamente l’albero di supporto del rullo pressore.

Il rullo pressore à ̈ vantaggiosamente montato folle.

In vantaggiose forme di realizzazione il telaio esterno e il telaio interno comprendono superfici di scorrimento del telaio interno sul telaio esterno, configurate per consentire lo scorrimento del telaio interno rispetto al telaio esterno parallelamente all’asse ottico della telecamera. Preferibilmente, sono previsti organi di registrazione della forza di attrito tra il telaio esterno ed il telaio interno. Tali organi possono comprendere dispositivi elastici e organi di precarico registrabili dei dispositivi elastici.

In alcune vantaggiose forme di realizzazione, tra il telaio esterno e detto telaio interno sono interposti uno o più pattini di scorrimento, configurati e realizzati per consentire lo scorrimento del telaio interno rispetto al telaio esterno parallelamente all’asse ottico della telecamera. I pattini di scorrimento possono vantaggiosamente essere associati ad organi elastici che generano una spinta elastica dei pattini di scorrimento contro rispettive superfici di scorrimento. Gli organi elastici sono precaricati ed il precarico può essere registrabile, per variare e registrare la forza di attrito tra telaio esterno e telaio interno. Questa forza di attrito viene registrata in modo da consentire il movimento reciproco dei due telai interno ed esterno quando il telaio esterno viene sollecitato dinamicamente, ad esempio con una accelerazione parallela all’asse ottico della telecamera superiore ad un valore prestabilito. L’attrito tra i due telai à ̈ tuttavia regolato in modo tale da consentire il ritorno del telaio interno nella posizione di equilibrio stabile rispetto al telaio esterno a seguito di uno spostamento dovuto all’applicazione di una sollecitazione dinamica elevata al telaio esterno.

Caratteristiche e forme di realizzazione sono descritte qui di seguito e ulteriormente definite nelle allegate rivendicazioni, che formano parte integrante della presente descrizione. La sopra riportata breve descrizione individua caratteristiche delle varie forme di realizzazione della presente invenzione in modo che la seguente descrizione dettagliata possa essere meglio compresa e affinché i contribuiti alla tecnica possano essere meglio apprezzati. Vi sono, ovviamente, altre caratteristiche dell’invenzione che saranno descritte più avanti e che saranno esposte nelle rivendicazioni allegate. Si deve comprendere che le varie forme di realizzazione dell’invenzione non sono limitate nella loro applicazione ai dettagli costruttivi ed alle disposizioni di componenti descritti nella descrizione seguente o illustrati nei disegni.

L’invenzione può essere attuata in altre forme di realizzazione e posta in pratica in vari modi. Inoltre si deve comprendere che la fraseologia e la terminologia qui impiegate sono soltanto ai fini descrittivi e non devono essere considerate limitative.

Gli esperti del ramo pertanto comprenderanno che il concetto su cui si basa l’invenzione può essere utilizzato come base per progettare altre strutture, altri metodi e/o altri sistemi per attuare i vari scopi della presente invenzione. E’ importante, quindi, che le rivendicazioni siano considerate come comprensive di quelle costruzioni equivalenti che non escono dallo spirito e dall’ambito della presente invenzione.

Breve Descrizione dei Disegni

La presente invenzione verrà meglio compresa seguendo la descrizione e l’unito disegno, il quale mostra pratiche forme di realizzazione non limitative dell’invenzione. Più in particolare, nel disegno mostrano: le

Figg.1A e1B uno schema di principio in due sezioni, la Fig.1A essendo una sezione secondo la linea IA-IAdi Fig.1B e la Fig.1B essendo una sezione secondo la linea IB-IBdi Fig.1A; la

Fig.2 una vista assonometrica di un sistema in una forma di realizzazione pratica; la

Fig.3 una vista frontale del sistema di Fig.2; la

Fig.4 una sezione secondo la linea IV-IV dei Fig.3; la

Fig.5 una sezione secondo la linea V-V di Fig.4; la

Fig.6 una sezione locale secondo VI-VI di Fig.3; e le

Figg. 7 e 8 diagrammi di sollecitazioni dinamiche misurate sul sistema in una fase di test.

Descrizione Dettagliata di Forme di Realizzazione dell’Invenzione

La seguente descrizione dettagliata di alcune realizzazioni esemplificative fa riferimento ai disegni di accompagnamento. Numeri di riferimento uguali, ricorrenti in disegni diversi, indicano elementi uguali o simili. I disegni non sono necessariamente in scala. Inoltre, la seguente descrizione dettagliata non limita l’invenzione. Al contrario, l'ambito dell’invenzione à ̈ definito dalle rivendicazioni incluse.

In tutta la descrizione, il riferimento a “una forma di realizzazione †o "alcune forme di realizzazione" o diciture analoghe od equivalenti stanno a indicare che una particolare caratteristica, struttura o proprietà descritta in relazione a una forma di realizzazione à ̈ inclusa in almeno una forma di realizzazione od esempio di realizzazione dell’oggetto descritto. Pertanto il ricorso all'espressione "in una forma di realizzazione" o "alcune forme di realizzazione", od espressioni analoghe od equivalenti, in vari punti della descrizione non farà necessariamente riferimento alla stessa forma di realizzazione o alle stesse forme di realizzazione. Inoltre, le particolari caratteristiche, strutture o proprietà possono essere combinate in qualsiasi modo adatto in una o più forme di realizzazione.

Con riferimento alle Figg.1A e 1B, verrà illustrato uno schema di principio per una migliore comprensione del funzionamento del sistema oggetto della presente descrizione. In Figg.1A e 1B il sistema di visione à ̈ complessivamente indicato con 101. Esso comprende un telaio esterno 103 ed un telaio interno 105. Nel telaio interno 105 à ̈ fissata una telecamera 107, di cui con A-A à ̈ indicato l’asse ottico. Il telaio interno 105 à ̈ nel telaio esterno 107 in modo flottante, ed in particolare in modo da poter traslare in una direzione parallela all’asse ottico A-A della telecamera 107. Al telaio esterno sono fissati assorbitori d’urto formanti fine corsa per il telaio interno 105. Nello schema di Figg.1A e 1B gli assorbitori d’urto sono indicati con 108 e 110 e sono portati dal telaio esterno 103. In altre forme di realizzazione gli assorbitori d’urto possono essere fissati al telaio interno 105.

Con 112 e 114 sono indicate superfici di contatto e scorrimento reciproco tra telaio interno e telaio esterno. Su un lato della telecamera 107 sono disposti pattini di scorrimento 116 che agiscono su superfici di scorrimento 118 realizzate sul telaio interno 105. I pattini di scorrimento 116 sono premuti elasticamente da molle 120 che possono eventualmente essere registrabili per regolare la forza che i pattini di scorrimento 116 esercitano sul telaio interno 105 e quindi l’attrito generato sulle superfici di contatto tra telaio interno 105 da un lato ed il telaio esterno 103 ed i pattini di scorrimento 116 dall’altro.

Viene inoltre previsto un meccanismo di richiamo che porta il telaio interno 105 in una posizione intermedia, di equilibrio stabile, rispetto al telaio esterno 103. In questo schema di principio il meccanismo di richiamo, complessivamente indicato con 122, comprende una superficie 124 a doppia inclinazione. Esemplificativamente, la superficie a doppia inclinazione 124 comprende due porzioni di superficie piana 124A e 124B formate a V rovesciato e realizzate su un blocco 126 fissato al telaio interno 105. Sulla superficie a doppia inclinazione 124 preme un rullo pressore 128 con un asse di rotazione B-B orientato a 90° rispetto all’asse ottico A-A della telecamera 107. Il rullo 128 à ̈ montato folle ed à ̈ sollecitato elasticamente contro la superficie a doppia inclinazione 124. Nello schema delle Figg. 1A, 1B sono mostrate schematicamente molle elicoidali 130 che sollecitano il rullo 128 contro la superficie 124.

La forza elastica con cui il rullo pressore 128 viene premuto sulla superficie a doppia inclinazione 124 genera una spinta parallela all’asse ottico A-A ogni volta che il telaio interno 105 si sposta dalla posizione di riposo (Fig.1B) nella direzione dell’asse ottico A-A. Questa spinta vince la forza di attrito tra il telaio esterno ed il telaio interno e riporta il telaio interno 105 nella posizione intermedia di riposo o di equilibrio stabile, di Fig.1B, dove il rullo pressore 128 si trova nel vertice della V rovesciata formata dalla superficie a doppia inclinazione 124.

Si ottiene così un sistema di limitazione della accelerazione, che isola almeno parzialmente il telaio interno 105 dal telaio esterno 103. Le vibrazioni od oscillazioni applicate al telaio esterno 103 in direzione dell’asse ottico A-A vengono solo in parte trasmesse al telaio interno 105. Il meccanismo di richiamo 122 fa sì che il telaio interno 105 si riporti sempre nella posizione di massima distanza dagli assorbitori d’urto di fine corsa 108, 110.

Le successive Figg. 2 a 6 mostrano una forma di realizzazione pratica dello schema di principio sopra descritto con riferimento alle Figg. 1A e 1B.

Nella forma di realizzazione illustrata in Figg.2 a 6, il sistema di visione à ̈ complessivamente indicato con 1. Il sistema di visione 1 comprende un telaio esterno 3 in cui à ̈ alloggiato un telaio interno 5. Nel telaio interno 5 à ̈ a sua volta alloggiata una telecamera 7. Con telecamera si intende un qualunque sensore o apparato optoelettronico capace di riprendere una scena attraverso una opportuna ottica, e fornire in uscita segnali elettronici che consentono, tramite un sistema di restituzione delle immagini, di riprodurre su un monitor, display o simili, la scena ripresa, possibilmente una scena di tipo dinamico, cioà ̈ un filmato.

La telecamera 7 può essere una telecamera di tipo commerciale e non verrà descritta in dettaglio. Con 9 à ̈ indicato l’obiettivo della telecamera 7 e con A-A à ̈ indicato il suo asse ottico.

La telecamera 7 Ã ̈ fissata rigidamente al telaio interno 5 ad esempio attraverso una struttura dedicata, indicata con 11, di corredo della telecamera 7. Nella Fig.5 con 13 sono indicate esemplificativamente viti di fissaggio della struttura 11 di supporto della telecamera 7 al telaio interno 5.

Il telaio interno 5 (Fig 5) à ̈ circondato dal telaio esterno 3 ed à ̈ in contatto con esso in corrispondenza di una pluralità di superfici di scorrimento. Più in particolare il telaio 5 à ̈ corredato di tre coppie di superfici di scorrimento indicate con 5A, 5A su un lato, 5B, 5B su un secondo lato e con 5C, 5C su un terzo lato, le superfici 5A essendo complanari, parallele alle superfici complanari 5C e ortogonali alle superfici complanari 5B. Corrispondentemente il telaio esterno 3 comprende superfici di scorrimento 3A, in contatto di scorrimento con le superfici 5A, superfici 3B, in contatto di scorrimento con le superfici 5B, e una coppia di pattini di scorrimento 3C, in contatto di scorrimento con le superfici 5C del telaio interno 5.

Nella forma di realizzazione illustrata, i due pattini 3C si sviluppano longitudinalmente in una direzione parallela all’asse ottico A-A della telecamera 7.

Come si osserva nelle Figg.5 e 6, ciascun pattino di scorrimento 3C à ̈ elasticamente premuto da organi elastici che generano una spinta dei pattini di scorrimento contro le superfici di scorrimento 5C del telaio interno 5. Più in particolare, nell’esempio illustrato, ciascun pattino 3C à ̈ sollecitato da una coppia di organi elastici, ad esempio una coppia di molle elicoidali di compressione, indicate con 15. Le molle di compressione 15 sono vantaggiosamente disposte in prossimità delle due contrapposte estremità longitudinali di ciascun pattino 3C.

Vantaggiosamente, ciascuna molla elicoidale di compressione 15 circonda un perno 17 sviluppantesi dal pattino di scorrimento 3C ortogonalmente alla superficie di scorrimento da esso definita. I perni 17 di ciascun pattino sono alloggiati in fori passanti o sedi passanti del telaio esterno 3, indicate con 19 (vedasi in particolare Fig.6).

Nelle sedi 19 si possono inserire ed impegnare organi di registrazione e bloccaggio delle molle, genericamente indicati con 21. Gli organi 21 possono ad esempio essere organi a vite che si impegnano in filettature realizzate nelle sedi 19, con idonei mezzi di bloccaggio per registrare la forza di compressione delle molle 15 e quindi la pressione con cui ciascun pattino di scorrimento 3C preme sulla corrispondente superficie di scorrimento 5C del telaio interno 5.

La forza di compressione delle molle 15 genera anche una forza di contatto fra le superfici di scorrimento 5A del telaio interno e le superfici di scorrimento 3A del telaio esterno trovantisi sul lato opposto del sistema rispetto alla posizione dei pattini di scorrimento 3C.

Sul lato opposto rispetto alle superfici di scorrimento 5B del telaio interno 5, à ̈ previsto un meccanismo di richiamo del telaio interno 5 in una posizione intermedia di equilibrio stabile rispetto al telaio esterno 3. Nella forma di realizzazione illustrata nel disegno, questo meccanismo di richiamo comprende una superficie a doppia inclinazione (vedasi in particolare Fig.3), complessivamente indicata con 23 e realizzata su un blocchetto 24 fissato al telaio interno 5, nell’esempio illustrato sulla superficie di esso opposta rispetto alla superficie di scorrimento 5B.

La superficie a doppia inclinazione 23 presenta, in questa forma di realizzazione una forma a V con due porzioni di superficie 23A e 23B inclinate in versi opposti e simmetricamente rispetto ad un piano mediano, ortogonale all’asse ottico A-A e passante per il vertice della V formato dalle superfici 23A, 23B.

Sulla superficie a doppia inclinazione 23 viene premuto un rullo di pressione trasversale 25, supportato folle su un asse trasversale B-B, orientato a 90° rispetto all’asse ottico A-A della telecamera 7.

Nella forma di realizzazione illustrata nelle Figg. da 2 a 6, vedasi in particolare Fig.4, il rullo pressore 25 à ̈ supportato da un equipaggio mobile 27, per mezzo di due perni di estremità 25A. Cuscinetti volventi o di strisciamento possono essere disposti su dette estremità 25A per ridurre l’attrito fra dette estremità 25A e l’equipaggio mobile 27.

Il rullo trasversale 25 à ̈ elasticamente sollecitato contro la superficie a doppia inclinazione 23, con una forza ortogonale agli assi A-A e B-B. Nella forma di realizzazione illustrata la forza che sollecita il rullo trasversale 25 contro la superficie a doppia inclinazione 23 à ̈ generata da due organi elastici 29, ad esempio due molle di compressione. Per ottenere una guida corretta dell’equipaggio mobile 27 e quindi del rullo pressore trasversale 25, nella forma di realizzazione illustrata l’equipaggio mobile 27 comprende due bussole di guida 27A, che sono investite su due barre di guida cilindriche 31 fissate al telaio esterno 3, ad esempio formanti parte integrante di una traversa 33. Nella forma di realizzazione illustrata gli organi elastici 39 sono realizzati come molle elicoidali di compressione disposte attorno alle bussole di guida 27A, così da reagire fra la traversa 33 e l’equipaggio mobile 27.

Con questa disposizione, la forza elastica esercitata dal rullo pressore trasversale 25 contro la superficie a doppia inclinazione 23 tende a mantenere il telaio interno 5 in una posizione di equilibrio stabile, mostrata in particolare nella Fig.4, in cui il rullo pressore trasversale 25 si trova nel vertice della V rovesciata formata dalle due porzioni 23A, 23B ad inclinazioni opposte della superficie a doppia inclinazione 23. Quando il telaio interno 5 con la telecamera 7 solidalmente montata in esso tende a spostarsi da questa posizione di equilibrio, a seguito di una sollecitazione dinamica avente una componente parallela all’asse A-A della telecamera, la componente longitudinale della forza elastica delle molle 29 tende a riportare il telaio interno 5 nella posizione di equilibrio stabile, per effetto della spinta trasmessa dal rullo pressore 25 sulla superficie a doppia inclinazione 23.

Vantaggiosamente, fra il telaio esterno 3 e il telaio interno 5 sono disposti assorbitori di urto, che smorzano eventuali urti reciproci tra il telaio esterno e il telaio interno. Nella forma di realizzazione illustrata, vengono previsti due assorbitori d’urto 35 e 37. Nell’esempio illustrato gli assorbitori d’urto 35, 37 sono solidali al telaio esterno 3 e sono posizionati in modo da assorbire gli urti derivanti da spostamenti del telaio interno 5 rispetto al telaio esterno 3 lungo l’asse ottico A-A. Gli assorbitori di urto possono essere realizzati in materiale morbido, ad esempio gomma, oppure possono comprendere elementi elastici, eventualmente combinati a sistemi di smorzamento. Il sistema verrà comunque vantaggiosamente dimensionato in modo che il telaio interno non vada mai a urtare contro i suddetti assorbitori se non in condizioni di eccezionalità.

Nella forma di realizzazione illustrata gli assorbitori di urto 35 e 37 sono posizionati sotto l’asse ottico A-A, all’altezza del blocco 24 su cui à ̈ formata la superficie a doppia inclinazione 23, così da agire contro il blocco 24. In questo modo la posizione degli assorbitori di urto 35 e 27 può essere centrale, cioà ̈ giacente sul piano mediano contenente l’asse A-A ottico della telecamera 7 e non interferiscono con l’ottica stessa.

Il sistema così configurato può essere installato ad esempio su un veicolo semovente soggetto a sollecitazioni dinamiche a causa del suo movimento e/o del funzionamento di equipaggi e dispositivi a bordo del veicolo medesimo, ad esempio sistemi di lancio di proietti. Il telaio esterno 3 à ̈ normalmente fisso rispetto al veicolo semovente o ad una parte di esso che partecipa al movimento del veicolo. Una sollecitazione dinamica nella direzione dell’asse ottico A-A applicata al telaio esterno 3 tende a far spostare il telaio esterno 3 rispetto al telaio interno 5 lungo la direzione A-A dell’asse ottico della telecamera 7. Se questa sollecitazione à ̈ troppo elevata, può portare il telaio 5 ad urtare contro l’uno o l’altro degli assorbitori d’urto 35, 37. Quando il telaio interno 5 con la telecamera 7 ad esso solidale tende a spostarsi dalla sua posizione di equilibrio stabile illustrata in Fig.3, la forza elastica delle molle precaricate 29 tende, tramite la spinta del rullo pressore trasversale 25 sulla superficie a doppia inclinazione 23, a riportare il telaio interno 5 nella sua posizione di equilibrio stabile, mediana fra le posizioni di estremità definite dagli assorbitori d’urto 35, 37.

In sostanza, appena la sollecitazione o una sequenza di sollecitazioni tende a spostare il telaio interno 5 verso un fine corsa definito dall’uno o dall’altro degli assorbitori d’urto 35, 37 lungo l’asse ottico A-A, la superficie a doppia inclinazione 23 genera una forza sul rullo pressore trasversale 25 quasi costante, data la notevole precarica, la cui reazione à ̈ tale, una volta terminata la sollecitazione che ha causato lo spostamento, da riportare il telaio interno 5 nella posizione originaria intermedia di equilibrio stabile, ossia quella in cui il rullo pressore trasversale 25 à ̈ tangente alle due porzioni 23A, 23B della superficie a doppia inclinazione 23, posizione in cui il telaio interno 5 con la telecamera 7 si trova equidistante rispetto gli assorbitori d’urto 35 e 37.

La regolazione della pressione dei pattini di scorrimento 3C contro le superfici di scorrimento 5C del telaio interno 5 consente di stabilire la massima accelerazione trasmissibile all’equipaggio oscillante lungo l’asse A-A definendo l’entità dell’attrito di scorrimento. Inoltre il meccanismo di ritorno nella posizione mediana del telaio interno 5 contenente la telecamera 7 rispetto al telaio esterno 3 à ̈ in grado, di evitare l’innesco di fenomeni di risonanza elastica assiale poiché la forza di richiamo da parte del rullo à ̈ praticamente costante lungo la corsa, essendo dovuta principalmente ala precarico delle molle 29.

Le forze di attrito in gioco sulle superfici di strisciamento o scorrimento sopra descritte e la forza di richiamo esercitata dal rullo pressore trasversale 25 devono essere calcolate e verificate sulla base delle sollecitazioni massime che possono essere trasmesse alla telecamera 7. In particolare, da un punto di vista teorico/progettuale à ̈ possibile agire sui seguenti parametri:

- la scelta della natura dei contatti striscianti, radenti e volventi;

- la scelta di opportuni valori per il precarico e la rigidezza degli organi elastici presenti, in particolare le molle 15 e le molle 29;

- la scelta dell’inclinazione delle due porzioni 23A, 23B della superficie a doppia inclinazione 23.

In particolare, detta AmaxXl’accelerazione massima che si vuole venga trasmessa al telaio interno 5 e quindi alla telecamera 7, la scelta dei parametri di progetto à ̈ vincolata dalla seguente relazione:

Amax,X= [2·N·µ·Fmolla,pattino+ 2·(µ+tanα)·(Fmolla,rullo+ k·Î”x·tanα) Cattrito,rullo/(cosα·Rrullo) 2·tanα·µrullo·(Fmolla,rullo+k·Î”x·tanα)]/MFI

dove:

N Ã ̈ il numero di molle 15 totali che insistono sui pattini striscianti 3C,

µ Ã ̈ il coefficiente di attrito statico tra il telaio interno 5 e il telaio esterno e tra il telaio interno ed i pattini striscianti 3C,

Fmolla,pattinoà ̈ la forza con cui viene precaricata ogni molla 15 agente sui pattini striscianti 3C,

Fmolla,rulloà ̈ la forza con cui viene precaricata ogni molla 29 agente sul rullo pressore trasversale 25 nella posizione di equilibrio,

k à ̈ la rigidezza di ciascuna molla 29 agente sul rullo pressore trasversale 25,

Δx à ̈ il massimo spostamento lungo l’asse A-A che si può avere tra telaio esterno 3 e telaio interno 5, spostamento che à ̈ provocato dalle sollecitazioni trasmesse al telaio esterno 3,

α à ̈ l’inclinazione della superficie a doppia inclinazione 23,

Cattrito,rulloà ̈ la coppia di attrito volvente agente sul rullo pressore trasversale 25, Rrulloà ̈ il raggio del rullo pressore trasversale 25,

µrulloà ̈ coefficiente di attrito di strisciamento tra bussola di guide 27A e barra di guida 31,

MFIÃ ̈ la massa complessiva del telaio interno 5 e comprensiva della massa della telecamera 7.

Le Figg.7 e 8 rappresentano il risultato di alcune prove sperimentali eseguite su un sistema realizzato come illustrato nelle Figg.2 a 6.

Più in particolare in Fig.7 à ̈ mostrato un grafico riportante in ascissa la frequenza della sollecitazione dinamica applicata al telaio esterno 5 tramite una tavola vibrante, ed in ordinate à ̈ riportata la accelerazione misurata da tre accelerometri montati rispettivamente:

- sulla tavola vibrante (accelerometro di controllo), curva C1;

- sul telaio esterno 3, curva C2;

- sul telaio interno 5, curva C3.

A fronte di una curva di sollecitazioni random avente un valore efficace (RMS) di 18g imposte al telaio esterno 3 lungo l’asse A-A, il telaio interno 5 e quindi la telecamera 7 vengono sottoposti ad un valore efficace di sollecitazioni pari a 7g.

La successiva Fig.8 illustra la risposta del telaio interno 5 a fronte di uno sweep di sollecitazioni sinusoidali in accelerazione aventi un valore di picco crescente fino a 27g. In ascisse à ̈ riportata la frequenza della vibrazione, in ordinate l’accelerazione misurata sempre con i tre accelerometri sopra indicati. Si nota che il telaio interno 5 à ̈ sempre sottoposto ad una sollecitazione massima di 5g indipendentemente dall’ampiezza (primo tratto della curva fino a 35 Hz) e dalla frequenza della sollecitazione (secondo tratto della curva fino a 100 Hz). Anche in questo caso la curva C1 rappresenta la misura dell’accelerometro di controllo sulla tavola vibrante, la curva C2 rappresenta la misura dell’accelerometro sul telaio esterno 3 e la curva C3 rappresenta la misura dell’accelerometro sul telaio interno 5.

Mentre forme di realizzazione particolari dell’invenzione sono state descritte in ciò che precede con riferimento ai disegni allegati, gli esperti del ramo comprenderanno che molte modifiche, cambiamenti, aggiunte e omissioni sono possibili senza uscire materialmente dagli insegnamenti innovativi, dai principi e dai concetti sopra esposti, e dai vantaggi dell’oggetto definito nelle rivendicazioni allegate. Pertanto l’ambito effettivo delle innovazioni descritte deve essere determinato soltanto in base alla più ampia interpretazione delle rivendicazioni allegate, così da comprendere tutte le modifiche, i cambiamenti, le aggiunte e le omissioni. L'eventuale presenza di numeri di riferimento nelle rivendicazioni accluse ha lo scopo di facilitare la lettura delle rivendicazioni con riferimento alla descrizione ed al disegno, e non limita l'ambito della protezione rappresentata dalle rivendicazioni. Il termine “comprendente†non esclude la presenza di ulteriori elementi o fasi oltre a quelli elencati in una rivendicazione. Il termine “un†o “una†che precede un elemento o caratteristica non esclude la presenza di una pluralità di tali elementi o caratteristiche. Il termine “mezzo†o “mezzi†utilizzato più volte in una rivendicazione non esclude la possibilità che due o più di questi mezzi possano essere attuati tramite un unico elemento o componente. Il fatto che determinate caratteristiche, elementi o componenti, siano citati in rivendicazioni dipendenti distinte non esclude che almeno alcuni di tali caratteristiche, elementi o componenti possano essere usati in combinazione tra loro.

Claims (17)

1. “SISTEMA DI VISIONE CON TELECAMERA E SISTEMA DI LIMITAZIONE DELLE SOLLECITAZIONI†RIVENDICAZIONI 1. Un sistema di visione e/o puntamento comprendente: una telecamera con un asse ottico; un telaio interno contenente la telecamera; ed un telaio esterno in cui à ̈ supportato il telaio interno; in cui: tra il telaio esterno e il telaio interno sono disposti organi di limitazione delle sollecitazioni meccaniche trasmesse dal telaio esterno al telaio interno.
2. 2. Sistema come da rivendicazione 1, in cui detto telaio esterno e detto telaio interno sono disposti per scorrere l’uno rispetto all’altro in una direzione parallela all’asse ottico di detta telecamera, detti sistemi di limitazione delle sollecitazioni meccaniche riducendo la sollecitazione meccanica trasmessa dal telaio esterno al telaio interno nella direzione dell’asse ottico.
3. 3. Sistema come da rivendicazione 1 o 2, in cui detto telaio interno à ̈ supportato nel telaio esterno in modo da poter traslare lungo una direzione parallela all’asse ottico di detta telecamera, e comprendente un meccanismo di richiamo del telaio interno verso una posizione intermedia di equilibrio stabile del telaio interno rispetto al telaio esterno.
4. 4. Sistema come da rivendicazione 3, in cui detti organi di limitazione delle sollecitazioni meccaniche comprendono assorbitori di urto fra il telaio esterno ed il telaio interno, configurati e disposti per assorbire l’urto tra il telaio interno ed il telaio esterno, quando il telaio interno trasla accidentalmente troppo rispetto al telaio esterno lungo la direzione parallela all’asse ottico della telecamera.
5. 5. Sistema come da rivendicazione 4, in cui in detta posizione di equilibrio stabile il telaio interno à ̈ distanziato da detti assorbitori d’urto, i quali sono posizionati davanti e dietro al telaio interno rispetto alla direzione dell’asse ottico della telecamera.
6. 6. Sistema come da rivendicazione 3, 4 o 5, in cui detto meccanismo di richiamo comprende un organo elastico.
7. 7. Sistema come da rivendicazione 6, in cui detto meccanismo di richiamo comprende un rullo pressore, sollecitato elasticamente contro una superficie a doppia inclinazione, detto rullo pressore essendo vincolato ad uno di detti telaio esterno e detto telaio interno e detta superficie a doppia inclinazione essendo vincolata all’altro di detti telaio interno e telaio esterno.
8. 8. Sistema come da una o più delle rivendicazioni 3 a 6, in cui detto meccanismo di richiamo comprende un rullo pressore, supportato folle su un asse di rotazione inclinato di circa 90° rispetto all’asse ottico della telecamera, sollecitato elasticamente contro una superficie a doppia inclinazione, solidale al telaio interno, la superficie a doppia inclinazione essendo configurata ed orientata in modo che la sollecitazione elastica del rullo pressore genera sulla superficie a doppia inclinazione una spinta tendente a portare il telaio interno in detta posizione di equilibrio stabile.
9. 9. Sistema come da rivendicazione 8, in cui detta superficie a doppia inclinazione e detto rullo pressore sono configurati in modo da generare una spinta sostanzialmente costante e quindi tale da non innescare oscillazioni assiali di tipo elastico.
10. 10. Sistema come da rivendicazione 7 o 8 o 9, in cui detta superficie a doppia inclinazione ha una forma sostanzialmente a V, nella posizione di equilibrio stabile il rullo pressore essendo posizionato nel vertice della superficie a V.
11. 11. Sistema come da una o più delle rivendicazioni 7 a 10, in cui detto rullo pressore e detta superficie a doppia inclinazione sono disposti in modo tale da sollecitare il telaio interno contro una superficie di scorrimento del telaio esterno.
12. 12. Sistema come da una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto telaio esterno e detto telaio interno comprendono superfici di scorrimento del telaio interno sul telaio esterno, configurate per consentire lo scorrimento del telaio interno rispetto al telaio esterno parallelamente all’asse ottico della telecamera.
13. 13. Sistema come da rivendicazione 12, comprendente organi di registrazione della forza di attrito il telaio esterno ed il telaio interno.
14. 14. Sistema come da una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui tra detto telaio esterno e detto telaio interno sono interposti pattini di scorrimento, configurati e disposti per consentire lo scorrimento del telaio interno rispetto al telaio esterno parallelamente all’asse ottico della telecamera, detti pattini di scorrimento essendo associati ad organi elastici che generano una spinta elastica dei pattini di scorrimento contro rispettive superfici di scorrimento.
15. 15. Sistema come da rivendicazione 14, in cui detti pattini di scorrimento e detti organi elastici sono disposti e configurati per consentire uno spostamento del telaio interno rispetto al telaio esterno in una direzione trasversale rispetto all’asse ottico della telecamera, detto spostamento in direzione trasversale essendo contrastato dalla spinta generata da detti organi elastici associati ai pattini.
16. 16. Sistema come da rivendicazione 14 o 15, in cui detti pattini di scorrimento sono solidali al telaio esterno e sono elasticamente sollecitati contro dette superfici di scorrimento, che sono solidali al telaio interno.
17. 17. Sistema come da una o più delle rivendicazioni 14 a 16, quando dipendenti almeno dalla rivendicazione 6, in cui: detto telaio interno e detto telaio esterno sono in contatto reciproco in corrispondenza di due facce tra loro ortogonali, definenti superfici di scorrimento parallele all’asse ottico della telecamera, in corrispondenza di una di dette facce essendo disposti detti pattini di scorrimento, ed in cui la spinta elastica dei pattini di scorrimento à ̈ orientata in direzione sostanzialmente ortogonale all’asse ottico della telecamera e ad una spinta generata dall’organo elastico del meccanismo di richiamo.