ITNA20130032A1

ITNA20130032A1 - Misuratore laser con specchio girevole, per la triangolazione di un punto nello spazio

Info

Publication number: ITNA20130032A1
Application number: IT000032A
Authority: IT
Inventors: Vincenzo Scognamiglio
Original assignee: Nuova Ecologia S R L
Priority date: 2013-06-12
Filing date: 2013-06-12
Publication date: 2014-12-13

Description

DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE AVENTE PER TITOLO:

"MISURATORE LASER CON SPECCHIO GIREVOLE, PER LA TRIANGOLAZIONE DI UN PUNTO NELLO SPAZIO"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Questa invenzione fa riferimento al campo della tecnica riguardante gli strumenti di misura a distanza mediante tecniche di misura laser.

In particolare, tali strumenti sono utilizzati per offrire un alto grado di precisione nel rilievo di quote ad elevata distanza, diffìcilmente misurabili con tecniche convenzionali come metri allungabili o rolline metriche.

La misura avviene sfruttando le caratteristiche del laser, ovvero mediante distanziometri laser che grazie alla misura dei tempi trascorsi fra due impulsi, o misurando lo sfasamento fra l'onda emessa e quella ricevuta, riescono ad ottenere in maniera molto precisa la misura di un punto anche a grosse distanze.

Esistono altresì dispositivi che mediante la tecnica-di triangolazione cartesiana di un punto, riescono a fornire le tre coordinate che identificano quel punto nello spazio.

Tale tecnica è molto conveniente poiché effettuando differenti misure di punti nello spazio, si possono rilevare interi ambienti, offrendo quindi la possibilità di riprodurli ad esempio utilizzando un software cad 3 D.

I dispositivi presenti ad oggi, che consentono la triangolazione cartesiana di un punto nello spazio e quindi l'ottenimento delle tre coordinate cartesiane che individuano quel punto nello spazio si basano su misuratori laser da posizionare in maniera perfettamente piana, in quanto operano su un sistema di riferimento assoluto; quindi la precisione della misura dipende strettamente dal posizionamento del misuratore e quindi dalle condizioni della superficie sul quale esso è collocato. Nella stragrande maggioranza dei casi però si ha a che fare con superfici che non sono perfettamente piane, quindi la precisione della misura dipenderà soprattutto dalla bravura dell’operatore nel mettere perfettamente in piano il misuratore laser.

Strumenti più tecnologici, prevedono dispositivi di auto livellamento, però risultano molto costosi e quindi non adatti all'intera utenza di utilizzatori.

L'oggetto della presente invenzione, colma le lacune riscontrate nello stato dell'arte, proponendo misuratore laser con specchio girevole, per la triangolazione di un punto nello spazio basato su tecnica di triangolazione polare e non cartesiana. La triangolazione del punto di tipo olare rende possibile l'utilizzo di un sistema di riferimento relativo e non assoluto come avviene negli strumenti presenti ad oggi. Infatti viene misurata la distanza d di un punto nello spazio ed attraverso la misura degli angoli θ ed a delle proiezioni del punto sul piano dello strumento, si riescono ad ottenere le coordinate cartesiane cheindividuano quel punto nello spazio.

Con tale metodo infatti si riesce a rendere indipendente l'errore della misura dal modo in cui viene posizionato lo strumento, ma dipendente dalle soli caratteristiche costruttive dello stesso.

La tecnica di triangolazione polare è molto semplice: infatti da una semplice misura della distanza del punto dal sistema di riferimento e da due angoli rappresentanti la misura delle proiezioni del punto nei rispettivi piani, è possibile ricavare le coordinate cartesiane del punto rispetto al sistema di riferimento semplicemente sfruttando i principi di geometria. Queste tre misure sono le uniche necessarie ad identificare il punto P in un piano cartesiano con origine nel punto di riflessione del distanziometro laser (1), nello specchio inferiore girevole (3).

In particolare l'invenzione è costituita da:

- un tubo (7) posto con l'asse principale in posizione verticale, libero di ruotare intorno al proprio asse principale, posto su una base di supporto (6) solidale al suolo;

- uno specchio superiore fìsso {2), posto nella parte superiore interna del tubo (7), che riflette il raggio laser (9) emesso da un distanziometro laser (1);

- uno specchio inferiore girevole (3), incernierato sull'asse di mezzeria, nella parte inferiore interna del tubo (7), che riflette il raggio laser emesso dal distanziometro laser (1), rappresentante nel punto di riflessione, il punto di origine in un piano cartesiano tridimensionale preso come riferimento per l'individuazione di un punto nello spazio;

- un distanziometro laser (1), posizionato in modo tale da inviare il raggio laser {9) sullo specchio superiore fisso (2), che quindi rifletterà il raggio laser (9) emesso dal distanziometro laser (1) allo specchio inferiore girevole (3), che fornisce la distanza del punto di cui si vuole conoscere le coordinate nel piano cartesiano con origine nello specchio inferiore girevole (3);

- un encoder rotazionale superiore (8) che misura l'angolo di rotazione del distanziometro laser (1) rispetto alla base di supporto (6) solidale al suolo;

-un encoder rotazionale inferiore (4) che misura l'angolo di rotazione dello specchio inferiore girevole (3) ;

- un unità di calcolo, che in base alla distanza del punto dall'origine degli assi, fornita dal distanziatore laser (1), e agli angoli misurati dall'encoder rotazionale superiore (8) e dall' encoder rotazionale inferiore (4) mi fornisce, da delle coordinate di tipo polare delle coordinate di tipo cartesiane del punto;

La triangolazione di un punto P nello spazio, avviene mediante coordinate polari attraverso la misura della distanza d del punto daN'origine, presa nel punto di riflessione del raggio laser (9) nello specchio inferiore girevole (3), dell'angolo di rotazione Θ dello specchio inferiore girevole (3) e dell'angolo di rotazione a del distanziometro laser (1) ottenendo così una sistema di riferimento relativo, fornendo in tal modo la precisione della misura delle coordinate del punto nello spazio dipendente solo dalle proprietà costruttive del misuratore e non dalle condizioni di misura ambientali. Con semplici regole di geometria si passa poi dalle coordinate acquisite del punto P, di tipo polare a coordinate di tipo cartesiano, che definiscono la posizione del punto P nello spazio.

Oltretutto il dispositivo risulta costituito da pochissimi componenti che lo rendono molto economico e funzionale.

Le caratteristiche dell'Invenzione saranno meglio comprese, da chiunque del mestiere, da una lettura della descrizione dei disegni come segue:

Tav. 1 Fig. 1: Vista prospettica dell'invenzione, che mostra gli elementi di cui si compone. Tav. 2 Fig. 2: Vista prospettica che mostra l'applicazione dell'invenzione durante l'esecuzione della misura di un punto P nello spazio.

Claims

RIVENDICAZIONI DELL'INVENZIONE AVENTE PER TITOLO: "MISURATORE LASER CON SPECCHIO GIREVOLE, PER LA TRIANGOLAZIONE DI UN PUNTO NELLO SPAZIO" TESTO DELLE RIVENDICAZIONI [1]- Un misuratore laser con specchio girevole, per la triangolazione di un punto nello spazio, caratterizzato da: - un tubo (7) posto con l'asse principale in posizione verticale, libero di ruotare intorno al proprio asse principale, posto su una base di supporto (6) solidale al suolo; - uno specchio superiore fisso (2), posto nella parte superiore interna del tubo (7), che riflette il raggio laser (9) emesso da un distanziometro laser (1); - uno specchio inferiore girevole (3), incernierato sull'asse di mezzeria, nella parte inferiore interna del tubo (7), che riflette il raggio laser emesso dal distanziometro laser (1), rappresentante nel punto di riflessione, il punto di origine in un piano cartesiano tridimensionale preso come riferimento per l'individuazione di un punto nello spazia; - un distanziometro laser (1), posizionato in modo tale da inviare il raggio laser (9) sullo specchio superiore fisso (2), che quindi rifletterà il raggio laser (9) emesso dal distanziometro laser [1) allo specchio inferiore girevole |3), che fornisce la distanza del punto di cui si vuole conoscere le coordinate nel piano cartesiano con origine nello specchio inferiore girevole (3); - un encoder rotazionale superiore (8) che misura l'angolo di rotazione del distanziometro laser (1) rispetto alla base di supporto (6) solidale al suolo; -un encoder rotazionale inferiore (4) che misura l'angolo di rotazione dello specchio inferiore girevole (3) ; - un unità di calcolo, che in base alla distanza del punto dall'origine degli assi, fornita dal distanziatore laser (1), e agli angoli misurati dall'encoder rotazionale superiore (81 e dall' encoder rotazionale inferiore (4) mi fornisce, da delle coordinate di tipo polare delle coordinate di tipo cartesiane del punto; [2]- Un misuratore laser con specchio girevole, per la triangolazione di un punto nello spazio, in accordo con la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la misura per la triangolazione del punto nello spazio, avviene mediante coordinate polari attraverso la misura dell'angolo di rotazione dello specchio inferiore girevole (3) e dell'angolo di rotazione del distanziometro laser (1) ottenendo così una sistema di riferimento relativo, fornendo in tal modo la precisione della misura delle coordinate del punto nello spazio dipendente solo dalle proprietà costruttive del misuratore e non dalle condizioni di misura ambientali.