ITTO990021A1 - Dispositivo per tracciamento di percorsi. - Google Patents

Description

Descrizione dell’invenzione avente per titolo:

DISPOSITIVO PER IL RILEVAMENTO DELLE COORDINATE

TRIDIMENSIONALI DI UN PERCORSO ESEGUITO DAL

DISPOSITIVO STESSO”

Attualmente, per eseguire rilevi topografici, o per ricercare le coordinate di superficie di percorsi seguiti da condutture (tubi del gas, acqua, corrente elettrica, ecc.) e/o gallerie di vario genere, sono impiegati sensori che utilizzano il sistema GPS (Global Positioning System) che permette di tracciare le coordinate della superficie sotto la quale si sviluppano i vari percorsi, Questo sistema consente di misurare le coordinate di un punto con precisioni che sono inversamente proporzionali al tempo dedicato all’esecuzione della misura stessa (per avere precisioni di qualche cm occorrono diversi minuti di rilevamento, e la visibilità di più satelliti contemporaneamente). Le limitazioni di tale sistema appaiono evidenti in ambito urbano, dove è richiesta una grande precisione e dove raramente la ricezione di più satelliti è possibile. Un campo dove il sistema GPS è inutilizzabile è quello del rilevamento delle coordinate in tre dimensioni di tracciati sotterranei (o interni ad edifici), in quanto in questi casi il segnale satellitare è completamente assente. L’invenzione proposta permette di misurare con elevata precisione gli spostamenti, sia all’aperto che in luoghi chiusi (ciminiere, gallerie, tubazioni, edifici, ecc.), con una frequenza di misura molto elevata (-0.001 s a punto) ed una precisione del valore delle coordinate spaziali dell’ordine del cm.

Quanto detto sopra è realizzato per mezzo di una micropiattaforma inerziale che, tramite un circuito elettronico, analizza le posizioni e le accelerazioni subite nel tempo dall 'apparecchiatura di misura permettendo la ricostruzione e memorizzazione del percorso effettuato.

Le coordinate tridimensionali rilevate sono tutte relative alle coordinate tridimensionali del punto di partenza (punto in cui si è azzerato il dispositivo). Se si conoscono le coordinate assolute del punto di partenza, sarà possibile calcolare anche le coordinate assolute di tutti i punti rilevati durante il percorso eseguito dal dispositivo di misura.

La micropiattaforma di cui sopra, è costituita da un sensore in grado di rilevare l accelerazione e la posizione statica (misurando su ciascun asse la componente di g=9,81 m/sec<2>) su tre assi ortogonali. Dopo aver rilevato ed elaborato i parametri di accelerazione e posizione, può ricostruire il percorso eseguito dal dispositivo di misura, nelle tre dimensioni.

A maggior chiarimento, si fa riferimento al disegno che mostra un possibile schema a blocchi del sistema. Il dispositivo di misura comprende essenzialmente uno o più sensori di assetto e accelerazione (1) e un'unità elaborativa (2) collegata ai sensori (1) tramite convertitori analogico-numerici (3) e atta a generare i segnali impiegati per la ricostruzione del percorso effettuato. I sensori di assetto e accelerazione sono prima condizionati con una opportuna elettronica e successivamente il loro segnale di uscita è convertito da analogico a digitale nei convertitori (3), per essere elaborato dal microprocessore (2) che lo memorizza nella sua memoria di lavoro (4) (RAM).

Il dispositivo di input/output (5) permette all’operatore di programmare le modalità di funzionamento desiderate e di acquisire eventuali dati registrati sulla memoria del microprocessore per una loro eventuale elaborazione remota.

Il dispositivo (6) oltre che permettere all’operatore di visualizzare in tre dimensioni il percorso effettuato dal dispositivo di misura (consentendo anche l’esecuzione di misure), può anche memorizzarlo.

L’alimentazione elettrica del dispositivo, visto il suo minimo consumo di energia (dell’ordine di qualche decina di milliwatt), può essere agevolmente fornita da comuni batterie ricaricabili e/o da celle solari inserite nella confezione.

Una lista di componenti impiegabili indicativa è qui di seguito riportata :

- sensore : ADXL202

Convertitore A/D : AD574A

- CPU : MC68HC12

- RAM : 65642

- I/O : 26LS31, 26LS32

Dispositivo di visualizzazione

Va rilevato che lo schema proposto è puramente indicativo in quanto usando tecniche diverse è possibile eliminare la parte di conversione analogico/digitale, la memoria proposta può essere di tipo diverso (EEPROM) e/o incorporata nella CPU, il dispositivo di I/O può essere eliminato perché compreso nella CPU .

Lo stesso microprocessore può essere tolto pur mantenendo la funzionalità prevista.

Lo stesso schema può essere ridotto ad un singolo componente utilizzando la tecnica del GATE ARRAY.

In conclusione, l’invenzione mira a fornire un sistema che:

1. Permette di realizzare sonde in grado di rilevare le coordinate tridimensionali di un percorso eseguito dalle sonde stesse.

2. Queste sonde possono essere montate in dispositivi che autonomamente possono spostarsi all’ interno di tubazioni, condotti e/o gallerie, permettendo il rilevamento in tempo reale del percorso (se collegate con una unità elaborativa esterna) o in un secondo tempo se l’unità di elaborazione/memorizzazione è contenuta nella sonda stessa.

3. Nel caso venga eseguito un filmato del percorso, l'invenzione in oggetto rende possibile associare ogni singolo fotogramma con la sua propria posizione, permettendo l’esecuzione di eventuali lavori di manutenzione e/o interventi vari con estrema precisione.

4. Visto il minimo ingombro ed i ridotti consumi di energia del dispositivo in oggetto, è possibile inserirlo in sfere stagne (o altra forma opportuna) di qualche cm di diametro (contenenti anche le batterie per l’alimentazione elettrica), che verranno poi inserite in tubazioni di vario genere (gas, acqua, ecc.), trasportate dal flusso della sostanza presente (gas, acqua o altro fluido) e che, una volta recuperate, forniranno il percorso eseguito. 5. Permette anche il tracciamento di percorsi di fiumi sotterranei.

6. E’ anche possibile inserire il dispositivo in un contenitore avente forma opportuna (sfera od altro) e, dopo averlo inserito in una conduttura, creare un flusso d’aria (o altro fluido) che lo trasporti all’interno della conduttura stessa. Una volta recuperato, il dispositivo fornirà il percorso eseguito.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1) Dispositivo per il rilevamento delle coordinate spaziali tridimensionali di un percorso eseguito dal dispositivo stesso, caratterizzato dal fatto di essere costituito da una micropiattaforma inerziale comprendente almeno un sensore in grado di rilevare l'accelerazione e la posizione statica del dispositivo secondo tre assi ortogonali, misurando le componenti dell'accelerazione di gravità secondo i tre assi, e collegabile a mezzi di elaborazione delle informazioni di accelerazione e posizione rilevate, per la ricostruzione del percorso 2) Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre una unità di memorizzazione che memorizza le informazioni provenienti da detto almeno un sensore, per la successiva ricostruzione e/o visualizzazione del percorso eseguito dal dispositivo. 3) Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto di comprendere una unità elaborativa atta a elaborare, ricostruire e memorizzare il percorso eseguito dal sistema di misura. 4) Dispositivo secondo le rivendicazioni 1÷3, caratterizzato dal fatto di comprendere anche un'unità di visualizzazione del percorso eseguito, collegata aH’unità elaborativa 5) Dispositivo secondo le rivendicazioni 1÷4, caratterizzato dal fatto di comprendere anche un'unità di ingresso/uscita per la programmazione del dispositivo e l'acquisizione .di informazione memorizzate in detta unità di memorizzazione o in detta unità elaborativa, per un’elaborazione remota delle stesse. 6) Dispositivo secondo le rivendicazioni 1÷5, caratterizzato dal fatto di essere realizzato come dispositivo a circuito integrato 7) Dispositivo secondo le rivendicazioni 1÷6, caratterizzato dal fatto di essere inserito in contenitori atti ad essere trasportati lungo il percorso in maniera passiva da mezzi di convogliamento. 8) Dispositivo secondo al rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di convogliamento sono cosituiti da una corrente di fluidi o di polveri.. 9) Dispositivo secondo le rivendicazioni 1÷6, caratterizzato dal fatto di essere inserito in contenitori atti ad essere trainati o spinti lungo il percorso da mezzi di trascinamento o rispettivamente di spinta. 10)Dispositivo secondo le rivendicazioni 1÷6, caratterizzato dal fatto di essere inserito in contenitori montati su mezzi dotati di movimento autonomo.