ITNA20120066A1

ITNA20120066A1 - Robot per la scansione e la replica di superfici

Info

Publication number: ITNA20120066A1
Application number: IT000066A
Authority: IT
Inventors: Cesare Rossi; Sergio Savino
Original assignee: Cesare Rossi; Sergio Savino
Priority date: 2012-11-21
Filing date: 2012-11-21
Publication date: 2014-05-22

Description

DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE AVENTE PER TITOLO:

"ROBOT PER LA SCANSIONE E LA REPLICA DI SUPERFICI"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Questa invenzione fa riferimento al campo della tecnica relativo alle macchine utensili comandate da robot, in grado di riprodurre superfici a partire da un modello CAD.

Lo stato dell'arte circa la riproduzione di superfici utilizzando utensili, mediante l'ausilio di un robot, prevede svariati modelli di macchine, che si differenziano a seconda delle forme da riprodurre e dalle dimensioni.

Tutte, però, si basano su una logica che prevede un caricamento della matematica del modello CAD da realizzare sul software che comanda il robot, per poi avviarne la riproduzione reale utilizzando differenti utensili.

L'oggetto della presente invenzione pone il problema della riproduzione di una superficie nel caso in cui non si disponga della matematica CAD del modello da riprodurre, ma si vuole riprodurne una esistente rispettandone perfettamente forme e dimensioni o eventualmente variarla mediante un fattore di scala.

In tale circostanza, spesso si utilizzano altri tipi di macchine come scanner laser 3D, che acquisiscono la matematica CAD, mediante scansione del prototipo da riprodurre. Questi sistemi di scansione laser utilizzano tutti una logica denominata best fitting, cioè una metodologia di elaborazione dati che prevede una serie di scansioni su tutte le facce della superficie da riprodurre, con successiva interpolazione dei punti in comune per poi generare l'intera superficie da riprodurre.

L'invenzione proposta da questo brevetto riguarda un robot dotato di un sistema di scansione laser incorporato, per la scansione e la replica di superfici Tav. 1 Fig.1.

Il vantaggio di un sistema di questo tipo risiede nel fatto di non dover più eseguire una scansione della superficie da replicare mediante un'altra macchina con cui è necessaria una successiva rielaborazione dei dati, ad esempio mediante logica best- fitting; piuttosto, l'obiettivo è quello di sfruttare gli stessi dati acquisiti dal robot in maniera diretta per la digitalizzazione e successiva replica della superficie da riprodurre.

Un sistema di questo tipo consente di muovere il sistema di scansione della superficie da riprodurre rispetto all'oggetto da analizzare, evitando problematiche relativamente al matching dei dati.

D'altra parte, in tale applicazione il sistema di visione diviene un dispositivo integrato con funzioni di trasduttore di posizione e di riconoscimento di forma e volume, creando così un miglioramento di prestazioni del robot e conferendogli capacità di utilizzare informazioni nel suo spazio operativo per poter riprodurre le superfici osservate.

In sostanza, il robot consta di:

almeno due segmenti (1) e (2) incernierati fra di loro mediante un motore elettrico (3) passo passo, dotato di trasduttore di posizione incorporato per conoscere istante per istante l'angolo che definisce la posizione nel tempo di tutti i punti dei segmenti (1) e (2) Tav. 1 Fig. 1 e Fig. 2;

dn ulteriore segmento (4) a forma di "U" incernierato ad una base (6) mediante un motore elettrico (10) passo passo, dotato di trasduttore di posizione incorporato che collega un estremità del segmento (2) mediante un ulteriore motore elettrico (5) passo passo, dotato anche esso di trasduttore di posizione incorporato Tav. 2 Fig. 3;

uno scanner laser (8) posizionato in maniera solidale sull'estremità del segmento (1) del robot per la scansione e l'acquisizione della superficie da riprodurre (11) Tav. 1 Fig. 2, Tav. 2 Fig. 3;

un sistema di controllo (7) del robot, che utilizza i dati acquisiti dallo scanner laser (8) per pianificare la traiettoria, assegnando il reale percorso geometrico che l'utensile deve seguire, in termini di posizione, di velocità ed accelerazione per la riproduzione della superficie scansionata (11) Tav. 2 Fig. 3;

un utensile (9) posizionato anch' esso in maniera solidale sull'estremità del segmento (1), che consente la lavorazione del materiale (12) per la riproduzione della superficie scansionata (11) Tav. 2 Fig. 3 Tav. 1 Fig. 1;

La scelta di rendere solidale lo scanner laser (8) allo stesso segmento (1) su cui viene montato l'utensile (9) risiede nel fatto di sfruttare le informazioni relative alle coordinate che definiscono la posizione del robot stesso, per la successiva ricostruzione tridimensionale della superficie scansionata, evitando così la rielaborazione dei dati mediante la tecnica del best fitting.

I dati acquisiti dallo scanner laser (8) e le coordinate relative alla posizione di tutti i punti dei segmenti (1)(2) e (4) costituenti il robot, vengono utilizzati per pianificare una traiettoria da assegnare al robot stesso, per la successiva riproduzione della superficie scansionata (11) mediante l'utensile (9) necessario, montato sul robot Tav. 1 Fig. 2. In tale modo, sarà pianificata una traiettoria che assegna il reale percorso geometrico che l'utensile (9) deve seguire, in termini di posizione, di velocità ed accelerazione. Tale tipologia di pianificazione detiene il vantaggio di garantire percorsi più fedeli alla reale superficie da riprodurre, evitando così gli errori di approssimazione e i tempi legati ad un elaborazione dei dati provenienti da una seconda macchina di scansione laser per ottenere la matematica del modello CAD della superficie da riprodurre.

Claims

RIVENDICAZIONI DELL'INVENZIONE AVENTE PER TITOLO: "ROBOT PER LA SCANSIONE E LA REPLICA DI SUPERFICI" TESTO DELLE RIVENDICAZIONI [1]-Un robot per la scansione e la replica di superfici, caratterizzata da: almeno due segmenti (1) e (2) incernierati fra di loro alle estremità mediante un motore elettrico (3) passo passo dotato di trasduttore di posizione incorporato per conoscere istante per istante l'angolo che definisce la posizione nel tempo di tutti i punti dei segmenti (D e (2); un ulteriore segmento (4) a forma di "U" incernierato ad una base (6) mediante un motore elettrico (IO) passo passo dotato di trasduttore di posizione incorporato che collega l'altra estremità del segmento (2) mediante un ulteriore motore elettrico (5) passo passo dotato anche esso di trasduttore di posizione incorporato; un scanner laser (8) posizionato in maniera solidale sull'estremità del segmento (1) del robot per la scansione e l'acquisizione della superficie da riprodurre (11); un sistema di controllo (7) del robot, che utilizza i dati acquisiti dallo scanner laser (8) per pianificare la traiettoria assegnando il reale percorso geometrico che l'utensile deve seguire, in termini di posizione, di velocità ed accelerazione per la riproduzione della superficie scansionata (11); un utensile (9) posizionato anche esso in maniera solidale sull'estremità del segmento (1) che consente la lavorazione del materiale (12) per la riproduzione della superficie scansionata (11); [2]-Un robot per la scansione e la replica di superfici, in accordo con la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che i dati acquisiti dallo scanner laser (8) vengono utilizzati direttamente dal robot per la riproduzione della superficie scansionata (11) assegnando il reale percorso geometrico che l'utensile deve seguire, in termini di posizione, di velocità ed accelerazione per la riproduzione della superficie scansionata (11); [3]-Un robot per la scansione e la replica di superfici, in accordo con una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il robot assume la duplice funzione di sistema di acquisizione della superficie da scansionare (11) mediante lo scanner laser (8) e sia da sistema per la riproduzione della superficie scansionata (11);