ITPD20130123A1 - Dispositivo per il rilevamento e la neutralizzazione di insetti volanti - Google Patents

Description

DISPOSITIVO PER IL RILEVAMENTO E LA NEUTRALIZZAZIONE DI INSETTI VOLANTI

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo per il rilevamento e la neutralizzazione di insetti volanti, in particolare zanzare.

Nell’ambito dei sistemi per la repressione degli insetti sono stati sviluppati sistemi che si basano su dispositivi ottici che tramite raggi luminosi ad opportune lunghezze d’onda permettono di eliminare zanzare ed altri insetti volanti.

Ad esempio, il brevetto US 7,501,979 descrive un sistema per l’eliminazione di insetti nocivi tramite un raggio laser. Tale sistema prevede l’individuazione di una zona nella quale sono presenti insetti tramite un sistema radio o a laser e la successiva eliminazione tramite un dispositivo azionato manualmente.

Tale sistema à ̈ tuttavia maggiormente adatto a scopi ludici piuttosto che a creare un’efficace barriera agli insetti. Infatti, la necessaria presenza di un operatore non può rendere tale sistema completamente automatico e, di fatto, utilizzabile per la neutralizzazione di insetti.

Un secondo esempio à ̈ rappresentato dalla domanda di brevetto statunitense US 2010/0071275 che descrive un dispositivo per l’eliminazione di insetti che comprende una pluralità di fotodiodi che emettono raggi a diverse lunghezze d’onda ed inclinati tra loro secondo differenti direzioni.

Tale dispositivo non à ̈ tuttavia particolarmente efficace in quanto i raggi sono inviati secondo direzione fisse che, pertanto, non forniscono alcuna garanzia nell’effettiva possibilità di colpire l’insetto.

Inoltre, tale dispositivo non prevede alcun sistema per impedire che i raggi colpiscano persone o altri animali nel raggio di azione dei fotodiodi, limitando così la massima intensità del raggio di luce emettibile per uccidere l’insetto.

Un ulteriore esempio à ̈ descritto nella domanda di brevetto statunitense US 2010/0186284 relativa ad un sistema per tracciare organismi volanti sulla base della frequenza del battito delle ali dello stesso.

In tale domanda di brevetto viene suggerito di utilizzare tale sistema di individuazione degli insetti in associazione ad un sistema laser per l’eliminazione degli insetti identificati.

Tra le diverse soluzioni elencate, in tale documento viene citata la possibilità di utilizzare un primo laser per riconoscere l’organismo volante ed un secondo laser per neutralizzare lo stesso. Seppur venga indicato che i due laser possono utilizzare un medesimo meccanismo di puntamento non viene descritto in dettaglio come questo sia realizzato.

Pertanto gli insegnamenti presenti in tale documento non permettono comunque di realizzare un sistema per neutralizzare gli insetti in maniera efficace o, in generale, impedire la presenza degli stessi.

Il problema tecnico alla base del presente trovato à ̈ quindi quello di mettere a disposizione un dispositivo per l’individuazione e la neutralizzazione di insetti volanti concepito per ovviare a tutti gli inconvenienti lamentati con riferimento alla tecnica nota citata.

Questo problema à ̈ risolto mediante un dispositivo per l’individuazione e la neutralizzazione di insetti volanti ed un metodo per l’individuazione e la neutralizzazione di insetti volanti in accordo con le rivendicazioni principali della presente domanda di brevetto. Forme di realizzazione preferite del trovato sono inoltre descritte nelle rivendicazioni dipendenti.

In particolare, il dispositivo ed il metodo secondo la presente invenzione consentono di neutralizzare insetti volanti potenzialmente dannosi per l’uomo, o la cui presenza risulta comunque sgradita, in maniera efficace e senza determinare situazioni potenzialmente pericoli per gli uomini o per altri animali presenti nella zona neutralizzata.

Le caratteristiche ed ulteriori vantaggi dell’invenzione meglio risulteranno dalla descrizione dettagliata di alcuni suoi esempi di realizzazione illustrati, a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento agli uniti disegni in cui:

- la figura 1 à ̈ un’illustrazione schematica del dispositivo per l’individuazione e la neutralizzazione di insetti volanti secondo la presente invenzione;

- la figura 2 à ̈ un’illustrazione schematica dei componenti interni del dispositivo per l’individuazione e la neutralizzazione di insetti volanti di figura 1; e

- la figura 3 à ̈ un’illustrazione schematica di un raggio di scansione e di un raggio di neutralizzazione emessi dal dispositivo secondo la presente invenzione.

Con riferimento inizialmente alla figura 1, un dispositivo per l’individuazione e la neutralizzazione di insetti volanti à ̈ rappresentato nel suo complesso con il numero di riferimento 100.

Il dispositivo 100 emette un raggio di scansione 10, secondo modalità che verranno descritte in maggiore dettaglio a seguire, che viene diretto verso una zona di scansione 4. In questo modo il raggio di scansione 10 investe una regione determinata in base alle caratteristiche della zona di scansione 4. A titolo esemplificativo, la zona di scansione può essere rappresentata dalla base e da un fianco di una finestra e, pertanto, il raggio di scansione 10 investirà l’apertura durante il funzionamento del dispositivo.

Di conseguenza, quando un oggetto, ed in particolare un insetto volante T, attraverserà la finestra o, più in generale, la barriera definita dalla scansione effettuata dal raggio 10, verrà perturbato il percorso del raggio di scansione 10.

Tale perturbazione si manifesta con la generazione di un raggio riflesso differente a seconda del bersaglio colpito dal raggio di scansione.

A tale scopo, come illustrato in figura 2, il dispositivo secondo la presente invenzione comprende una sorgente emettitrice 1 del raggio di scansione 10 ed un rilevatore 6 di un raggio riflesso 10'.

In particolare, il raggio di scansione 10 emesso dalla sorgente 1 viene proiettato, secondo modalità che saranno illustrate in maggiore dettaglio a seguire, verso la zona bersaglio 4 ed il raggio da essa riflesso 10' viene rilevato tramite il rilevatore 6.

Nel caso in cui un insetto T si intrometta tra il dispositivo 100 e la zona bersaglio 4, il raggio di scansione verrà interrotto, o comunque perturbato, dalla presenza dell’insetto e, conseguentemente, il raggio riflesso 10' avrà caratteristiche differenti rispetto a quello generato dalla riflessione sulla zona bersaglio 4. Sarà inoltre apprezzato che secondo una forma di realizzazione alternativa il dispositivo può essere utilizzato senza prevedere una predeterminata zona di scansione, essendo sufficiente il rilevamento del raggio 10' riflesso a causa della presenza dell’insetto. Il dispositivo secondo la presente invenzione consente quindi di riconoscere la presenza di un insetto o di altro elemento che attraversa il raggio di scansione 10 tramite le caratteristiche del raggio riflesso 10'.

In particolare, si à ̈ constatato come sia possibile riconoscere il tipo di insetto che attraversa il raggio di scansione 10 tramite le caratteristiche del raggio riflesso 10', che sono legate alla dimensione dello stesso ed alla frequenza del battito delle ali. Queste caratteristiche consentono quindi di individuare il tipo di insetto in maniera piuttosto precisa, riconoscendo gli insetti nocivi, che quindi à ̈ desiderabile eliminare, rispetto agli insetti non pericolosi o ad altri organismi o oggetti che attraversano la barriera definita dal raggio di scansione.

Entrando nel dettaglio delle caratteristiche costruttive del dispositivo 100, sempre con riferimento alla figura 2, il dispositivo 100 comprende ulteriormente uno specchio rotante 3, verso il quale viene emesso il raggio di scansione 10.

In questo modo, la direzione del raggio di scansione 10 sarà variabile in maniera ciclica nel tempo, a seconda dell’angolo di incidenza α tra la direzione di emissione della sorgente 1 e la superficie dello specchio rotante 3. È comunque evidente che in alternativa allo specchio rotante potranno anche essere previsti differenti mezzi di deviazione 3 del raggio di scansione 10, ad esempio uno specchio oscillante, che siano in grado di deviare il raggio di scansione 10 secondo una direzione ciclicamente variabile così da effettuare la scansione della zona bersaglio 4. Ancora in alternativa i mezzi di deviazione 3 potranno essere realizzati tramite un sistema di guida laser a stato solido (solid state laser steering) che potrà essere vantaggiosamente sfruttata per la indirizzare il raggio nella direzione desiderata. In questo modo, à ̈ possibile coprire la zona di bersaglio 4 desiderata realizzando opportunamente lo specchio rotante 3 e utilizzando una velocità di rotazione adatta. Tale dimensionamento rientra tra le conoscenze di un tecnico del settore e, di conseguenza, non ne verranno descritti ulteriori dettagli.

Vantaggiosamente, il raggio di scansione 10 à ̈ a bassa energia e, preferibilmente, a luce visibile, in maniera tale che la barriera creata dal dispositivo 100 possa essere visivamente percepita dalle persone. A titolo meramente esemplificativo, il raggio di scansione 10 può avere una lunghezza d’onda pari a 633 nm. Tuttavia, à ̈ evidente che potrà essere previsto anche l’utilizzo di un laser a luce non visibile, purché sia a bassa energia. In particolare, nell’ambito della presente invenzione, un raggio luminoso verrà considerato a bassa energia nel caso in cui non abbia alcun effetto nocivo o pericoloso quando colpisce una persona o un altro organismo.

Sempre a titolo esemplificativo, lo specchio rotante 3 può essere realizzato in maniera tale da effettuare la scansione in maniera continuativa su archi di 90°, con una frequenza di oscillazione pari ad 1 ms.

Con riferimento alla figura 1, il raggio riflesso 10' viene quindi ritornato allo specchio 3, che sostanzialmente non avrà cambiato posizione rispetto all’istante in cui à ̈ stato emesso il raggio di scansione 10. Conseguentemente, il raggio riflesso verrà inviato nuovamente verso la sorgente emettitrice 1. Tuttavia, prima di raggiungere la sorgente 1, il raggio riflesso 10' viene deviato in maniera tale da essere rilevato tramite un ricevitore 6, ad esempio realizzato tramite un fotodiodo.

Il segnale così ottenuto può quindi essere elaborato, ad esempio tramite la tecnica LIDAR, in maniera da ottenere informazioni relative alla presenza o meno di un insetto o di altro elemento di perturbazione del segnale. Inoltre, possono essere vantaggiosamente utilizzate frequenze multiple per il raggio di scansione, in maniera da aumentare la precisione su un lungo intervallo di distanze. Inoltre, oltre alla tecnica LIDAR possono essere utilizzate analisi a tempo di volo o sistemi di triangolazione per migliorare la precisione della rilevazione.

Qualora venga rilevata la presenza di un insetto da neutralizzare, il dispositivo 100 interviene tramite una seconda sorgente 2, che emette un raggio di neutralizzazione 20 ad energia più elevata rispetto al raggio di scansione 10 e, preferibilmente nella lunghezza d’onda dell’infrarosso o, in alternativa, nella lunghezza d’onda ultravioletta.

Tale raggio di neutralizzazione viene combinato con il raggio di scansione 10 in maniera tale da essere diretto nella medesima direzione di quest’ultimo e ad esso coassiale.

A tale scopo, il dispositivo 100 comprende uno specchio dicroico 5, realizzato in maniera tale da permette il passaggio di luce con lunghezza d’onda pari a quella del raggio di scansione 10 e del raggio riflesso 10' e riflettere la luce con lunghezza d’onda pari al raggio di neutralizzazione 20.

In particolare, lo specchio dicroico 5 potrà essere realizzato in maniera da deviare il raggio di neutralizzazione 20 secondo la medesima direzione del raggio di scansione 10.

Come illustrato in figura 3, il raggio di neutralizzazione 20 à ̈ coassiale al raggio di scansione 10 e, di conseguenza, potrà raggiungere la medesima posizione di quest’ultimo e, pertanto, colpire l’insetto che ha perturbato il raggio di scansione 10. Scegliendo quindi in maniera opportuna l’energia del raggio di neutralizzazione sarà possibile neutralizzare l’insetto, ad esempio uccidendolo, tramite una serie limitata di impulsi. In particolare, potranno essere selezionate lunghezza d’onda ed intensità del raggio di neutralizzazione tali da non essere pericolose per l’occhio umano ma da permettere la neutralizzazione dell’insetto tramite una serie limitata di impulsi successivi. Tale forma di realizzazione si rivela particolarmente vantaggiosa in quanto permette di evitare qualunque rischio per le persone.

A titolo esemplificativo, utilizzando un raggio di neutralizzazione con una frequenza di 1550 nm à ̈ possibile uccidere una zanzara con una serie di circa 5 impulsi.

È opportuno osservare che grazie all’utilizzo dei raggi coassiali, à ̈ possibile utilizzare un sistema di puntamento preciso ed affidabile, basato essenzialmente su sistemi ottici. Il trovato risolve così il problema proposto, conseguendo al contempo una pluralità di vantaggi. In particolare, l’uso di un raggio di scansione a luce visibile che aziona un raggio di neutralizzazione solo in caso di presenza di un insetto da neutralizzare, permette di ottenere un sistema completamente sicuro per le persone e gli altri animali presenti nella zona protetta dal dispositivo.

Inoltre, il sistema ha consumi energetici piuttosto ridotti, potendo quindi essere anche facilmente alimentato a batterie.

Il sistema di scansione a specchio rotante permette inoltre di definire in maniera semplice delle zone bersaglio, nelle quali viene effettuata la scansione, di forme qualsiasi. In particolare, seppur nella presente forma di realizzazione venga illustrato il caso di una scansione su una superficie piana, la scansione potrà anche aver luogo su superfici di altre forme, la cui rotazione permette di definire un volume circoscritto dal raggio di scansione.

Inoltre, tale adattabilità à ̈ anche realizzata grazie al fatto di non richiedere la presenza di particolari superfici in corrispondenza della zona di bersaglio. La generazione di un raggio riflesso à ̈ infatti ottenibile sostanzialmente su qualunque superficie. Inoltre, il sistema utilizzato consente di determinare i limiti della scansione in maniera automatica, senza necessità di calibrazioni specifiche.

In aggiunta, deve essere osservato che, preferibilmente, il raggio di neutralizzazione, oltre ad essere coassiale con il raggio di scansione, à ̈ anche in esso contenuto, in maniera tale da migliorare la sicurezza del sistema, monitorando in maniera continua la presenza del raggio di neutralizzazione, potenzialmente pericoloso. Ad ogni modo, la soglia di energia utilizzata per il raggio di neutralizzazione à ̈ vantaggiosamente al di sotto di quella potenzialmente pericolosa per gli occhi.

Anche l’uso di un raggio visibile dall’occhio umano permette di migliorare la sicurezza del sistema in quanto la presenza dello stesso consente di mettere in allerta le persone da un possibile pericolo.

Per evitare comunque situazione di potenziale pericolo, il dispositivo può essere realizzato in maniera tale da monitorare le condizioni ambientali quali pioggia o nebbia, oppure anche la presenza di polvere o sporco sull’ottica del dispositivo e disabilitare conseguentemente il raggio di neutralizzazione. Eventualmente la disabilitazione può anche essere associata ad altri parametri, quali l’ora, la data, la presenza di sole o la temperatura.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo (100) per il rilevamento e la neutralizzazione di insetti volanti (T) comprendente: a. Una sorgente emettitrice a bassa energia (1) atta ad emettere un raggio di scansione (10); b. Mezzi di deviazione (3) di detto raggio di scansione (10) verso i quali à ̈ diretto detto raggio di scansione (10) in maniera tale da deviare detto raggio di scansione (10) secondo una direzione ciclicamente variabile così da effettuare una scansione di una zona bersaglio (4) tramite detto raggio di scansione (10); c. Un ricevitore (6) di un raggio riflesso (10') ottenuto tramite la riflessione di detto raggio di scansione (10) su detta zona bersaglio (4) o su un insetto volante (T); d. Una sorgente emettitrice ad alta energia (2) atta ad emettere un raggio di neutralizzazione (20) a luce infrarossa; caratterizzato dal fatto di comprendere ulteriormente e. Uno specchio dicroico (5) atto a consentire il passaggio di detto raggio di scansione (10) ed a riflettere detto raggio di neutralizzazione (20) in maniera da dirigerlo in una direzione coassiale con detto raggio di scansione (10) quando detto raggio di scansione (10) viene riflesso su un insetto volante (T) da reprimere.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui detto specchio dicroico (5) riflette detto raggio di neutralizzazione (20) verso detti mezzi di deviazione (3).
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto raggio di neutralizzazione (20) Ã ̈ contenuto in detto raggio di scansione (10).
4. 4. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi di deviazione comprendono uno specchio rotante (3).
5. 5. Dispositivo secondo la rivendicazione 4, in cui detto specchio rotante (3) presenta una pluralità di facce piane.
6. 6. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui dette sorgenti emettitrici (1, 2) e detto ricevitore (6) sono del tipo a fotodiodi.
7. 7. Metodo per il rilevamento e la neutralizzazione di insetti volanti (T) comprendente i passi di: a. Emettere un raggio di scansione (10) a luce visibile secondo una direzione variabile ciclicamente nel tempo in maniera da investire una zona bersaglio (4); b. Ricevere un raggio riflesso (10') generato dalla riflessione di detto raggio di scansione (10) su detta zona bersaglio (4) o su un insetto volante (T); c. Identificare la presenza di un insetto sulla base di detto raggio riflesso (10'); d. Emettere un raggio di neutralizzazione (20) a luce infrarossa coassiale con il raggio di scansione (10) quando il raggio riflesso (10') viene generato tramite la riflessione su un insetto volante (T) da neutralizzare.
8. 8. Metodo secondo la rivendicazione 7, in cui detto insetto viene identificato in base alla frequenza del battito d’ali.
9. 9. Metodo secondo la rivendicazione 7 o 8, in cui detto raggio di neutralizzazione (20) viene emesso in forma di una pluralità di impulsi.
10. 10. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 7 a 9, in cui detto raggio di neutralizzazione (20) Ã ̈ contenuto in detto raggio di scansione (10).
11. 11. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 7 a 10, in cui detto insetto viene identificato tramite tecnica LIDAR.