ITUB20156874A1 - Metro digitale. - Google Patents

Description

"Metro digitale" La presente invenzione concerne un metro digitale.

Sono noti i cosiddetti “metri digitali", che consistono in strumenti per misurare digitalmente tratti di limitata lunghezza.

Sono già noti metri digitali i quali possono essere raggruppati, a seconda del loro principio di funzionamento essenzialmente in quattro categorie: i metri laser, i metri ad ultrasuoni, i metri a nastro digitali e le rotelle metriche.

La presente invenzione ha per oggetto un metro digitale che appartiene alla categoria delle rotelle metriche, che funzionano in base al principio di far rotolare una rotella tra due punti di una superficie e di trasformare poi i dati di rotazione della rotella in una misura di distanza tra i due punti estremi della corsa da questa compiuta. Ciò è ottenuto con un encoder che trasforma la rotazione della rotella in una sequenza di impulsi di caratteristiche predeterminate, le quali vengono poi elaborate da una unità di elaborazione e trasformate in una misura di lunghezza.

US 7036221 già descrive una rotella metrica che sfrutta il principio di funzionamento ora indicato, ma che presenta una serie di inconvenienti, che la presente invenzione si propone di eliminare.

Uno di questi inconvenienti consiste in una sua elevata complessità realizzativa.

Un altro inconveniente consiste nella sua inidoneità a funzionare con dispositivi esterni, ai quali lo strumento possa trasmettere i dati rilevati per una loro visualizzazione ed eventuale elaborazione a distanza.

Un altro inconveniente consiste nella possibilità di effettuare misurazioni solo su superfici piane che non siano delimitate da pareti ortogonali alla superficie stessa.

Un altro inconveniente consiste nella limitata affidabilità della misura. Un altro inconveniente consiste nel costo elevato dello strumento. Scopo dell'invenzione è di realizzare una rotella metrica che consenta di eliminare tutti questi inconvenienti.

In particolare scopo dell'invenzione è di realizzare una rotella metrica, che consente di effettuare misure tra due punti di una superficie indipendentemente dalla posizione dei punti stessi, e cioè indipendentemente dal fatto che essi siano interni alla superficie o che essi siano posti sui due suoi bordi opposti e che essa sia priva di delimitazioni oppure sia delimitata da pareti da essa emergenti.

Altro scopo dell’invenzione è di realizzare una rotella metrica che sia collegabile a dispositivi esterni in grado di visualizzare ed eventualmente di elaborare i dati che la rotella metrica ha rilevato ed ha loro trasmesso.

Altro scopo dell'invenzione è di realizzare uno strumento di costruzione semplice, di elevata affidabilità e di costo contenuto.

Tutti questi scopi ed altri che risulteranno dalla descrizione che segue sono raggiunti, secondo l’invenzione, con un metro digitale del tipo definito rotella metrica, con le caratteristiche indicate nella rivendicazione 1.

La presente invenzione viene qui di seguito ulteriormente chiarita in alcune sue preferite forme di pratica realizzazione, riportate a scopo puramente esemplificativo e non limitativo con riferimento alle allegate tavole di disegni, in cui:

la figura 1 mostra in vista prospettica il metro digitale secondo l’invenzione in una prima forma di realizzazione,

la figura 2 lo mostra in vista prospettica esplosa,

la figura 3 mostra il suo schema circuitale,

la figura 4 mostra un diagramma a blocchi rappresentativo del suo funzionamento,

la figura 5 lo mostra schematicamente nelle due posizioni estreme dallo stesso raggiunte in una prima modalità di misura di una distanza, la figura 6 lo mostra nella stessa vista di figura 5 in una seconda modalità di misura,

la figura 7 lo mostra nella stessa vista di figura 5 in una terza modalità di misura, e

la figura 8 lo mostra nella stessa vista di figura 1 in una forma di realizzazione semplificata.

Come si vede dalle figure, nella forma di realizzazione illustrata nelle figure 1 - 7 il metro digitale secondo l'invenzione comprende un involucro 2 o scocca, realizzato in due semigusci separabili 4,4', delimitanti tra loro, in condizione assemblata, uno spazio, all’interno del quale sono alloggiati i vari componenti, che in pratica comprendono:

- un encoder 6 con una rotella 8, interessata da una pluralità di fori 10 disposti lungo una fascia anulare concentrica con il bordo della rotella stessa, con un foto emettitore fisso 12, affacciato ai fori 10 ricavati nella rotella 8 e con un fotoricevitore fisso 14, affacciato al fotoemettitore 12 ma situato dalla parte opposta di questo rispetto alla rotella 8.

- un microprocessore 16, che è collegato con il fotoricevitore 14 e controlla e coordina il funzionamento del metro, e che preferibilmente è provvisto di una propria memoria 17 ed è cioè un microcontrollore,

- un trasmettitore 18, che può essere collegato ad un’uscita del microprocessore 16 o può essere integrato in questo,

- un’antenna 19, associata al trasmettitore 18,

- una batteria 20,

- un pulsante di attivazione 22,

- un selettore 24 delle modalità di misura.

Per effettuare la misura tra due punti A e B di una superficie 26, l’ utilizzatore appoggia la rotella 8 su uno dei due punti (punto di partenza A) e poi aziona il pulsante di attivazione 22.

Successivamente, tenendo premuto il pulsante 22, muove il metro digitale lungo la superficie in direzione del punto di arrivo B, in modo da far rotolare la rotella 8 lungo la superficie 26. A questo fine la rotella 8 è vantaggiosamente provvista sul bordo di un cinghiolo 28, che può avere sezione circolare od appiattita.

Durante la rotazione della rotella 8 il fotoemettitore 12 è alimentato ed il segnale luminoso da questo generato viene trasformato dalla rotazione della rotella stessa in una sequenza di impulsi, che raggiungono il fotoricevitore 14 e da questo vengono inviati al microprocessore 16 per la loro elaborazione.

Questa elaborazione oltre a trasformare in maniera tradizionale gli impulsi in una misura di lunghezza, è anche in grado di correggere tale misura, sulla base di specifiche istruzioni che l’ uti lizzatore ha impartito con la scelta della modalità di misura.

Se in particolare l’ utilizzatore deve misurare la distanza tra due punti A e B interni alla superficie 26 (cfr. figura 5) egli dapprima imposta, tramite il selettore 24, questa modalità di misura e poi fa scorrere il metro lungo la superficie stessa, in modo che la rotella 8 rotoli dal punto A al punto B.

Con la sua rotazione la rotella 8 affaccia al fotoemettitore 12 una sequenza di fori 10 e di “pieni" tra i fori, con periodica attivazione del fotoricevitore 14, che genera una sequenza di impulsi e li invia al microprocessore 16, il quale elabora tale sequenza e determina sulla base della stessa la distanza tra i due punti A e B.

E’ anche previsto che anziché una coppia di elementi foto emettitori 12/fotoricevitori 14 ne possano essere previste due o più coppie, sfasate angolarmente tra loro (encoder fotoelettrico a quadratura), che in questo modo genera sequenze di impulsi sfasate tra loro, in grado di far rilevare al microprocessore 16 eventuali movimenti del metro digitale in senso contrario al percorso che va dal primo punto di misura A al secondo punto di misura B, e da fargli conteggiare in senso negativo la distanza misurata in questo tratto per correggere possibili errori dovuti all’utilizzatore. E’ inoltre previsto che anziché più coppie di elementi fotoemettitori 12/fotoricevitori 14 possa essere previsto un unico foto emettitore 12 cooperante con più fotoricevitori 14, sfasati angolarmente tra loro ed attivabili tutti dall’unico fotoemettitore 12.

Il flow chart di figura 4 illustra schematicamente la sequenza operativa ora descritta.

L’azionamento del pulsante 22 attiva il metro digitale e lo predispone al funzionamento, dopo aver collegato il suo trasmettitore interno 18 al ricevitore di un dispositivo esterno 29, che può essere costituito da un PC, da uno smartphone, da un tablet o da altro dispositivo in grado di ricevere, di elaborare e di visualizzare le informazioni ricevute dal metro digitale.

Con il pulsante 22 attivato ed il metro digitale appoggiato con la rotella 8 alla superficie di misura 26, Γ utilizzatore lo fa scorrere lungo questo dal punto A al punto B, in modo che la sequenza di impulsi generati con la rotazione della rotella 8 restituisca un valore di distanza corrispondente al tratto di superficie percorso da questa, valore che può essere visualizzato su un display 30 di cui il metro digitale può essere provvisto, e/o sul display del dispositivo esterno 29, al quale il metro digitale è eventualmente collegato. Unitamente alla indicazione di distanza misurata, è vantaggiosamente previsto che nel display 30 appaia anche una indicazione della modalità di misura selezionata.

Al termine della misurazione Γ utilizzatore rilascia il pulsante 22, in modo che il metro cessi di misurare, anche se il suo scorrimento lungo la superficie dovesse continuare o se in ogni caso la rotella 8 dovesse continuare la sua rotazione.

Ad evitare comunque possibili imprecisioni di misura è vantaggiosamente previsto che alla rotella 8 possa essere associato un freno, atto ad impedire le sue rotazioni non espressamente volute e ad aumentare in ogni caso la stabilità della rotella 8 durante il rotolamento.

E’ vantaggiosamente previsto che il freno sia controllato attraverso il pulsante 22, nel senso che quando questo viene rilasciato il freno venga automaticamente attivato, ad esempio per via meccanica.

Allo scopo poi di assicurare che la lettura della distanza tra i due punti A e B avvenga secondo la linea retta che li congiunge, il metro digitale secondo l'invenzione può essere vantaggiosamente dotato di sistemi inerziali, costituiti ad esempio da un accelerometro, da un giroscopio, da una bussola o simili, in grado di rilevare la direzione di movimento del metro digitale durante la misurazione e di correggere tramite software gli errori derivanti da possibili deviazioni rispetto al percorso rettilineo.

Se invece Γ utilizzatore deve effettuare una misurazione tra due punti A e B situati sui bordi opposti della superficie 26 (cfr. fig. 6), egli imposta il selettore 24 secondo questa differente modalità di misura, in modo che il microprocessore 16 corregga il valore desunto dalla rotazione della rotella 8, per tener conto del fatto che le due posizioni estreme del metro all'inizio ed alla fine della misurazione non corrispondono al contatto della rotella 8 con i due punti A e B, ma all’appoggio delle porzioni di scocca 2 poste ad entrambi i lati della rotella 8 sui bordi opposti della superficie 26.

Se poi l' utilizzatore deve effettuare una misura di distanza tra due punti A e B posti in corrispondenza di due pareti verticali 32 di delimitazione della superficie 26 e non direttamente raggiungibili dalla rotella 8 (cfr. fig. 7) egli imposta il selettore 24 secondo questa differente modalità di misurazione, in modo che anche in questo caso il microprocessore corregga il valore desunto dalla rotazione della rotella 8.

La forma di realizzazione ora descritta nelle sue caratteristiche costruttive e nelle sue modalità operative costituisce un esempio di come il metro digitale secondo l'invenzione può essere realizzato, anche se l’invenzione prevede che i suoi componenti possano essere differenti e possano presentare differenti caratteristiche costruttive e di funzionamento.

In particolare il microprocessore 14 può essere un microcontrollore ed essere cioè provvisto di una memoria che consenta di memorizzare i dati relativi ad una o più misurazioni, allo scopo di trasmetterli al dispositivo esterno in un tempo differito.

Inoltre l’encoder 6, se di tipo fotoelettrico a quadratura, può avere la rotella 8 che anziché essere interessata dai fori 10 distanziati tra loro lungo una linea circonferenziale, o meglio lungo una fascia anulare parallela al suo bordo, possono essere interessati da altri tipi di discontinuità (marker) i quali possono riflettere o far passare la luce continua emessa da un fotoemettitore e trasformarla in luce pulsata.

L’encoder potrebbe anche essere di tipo capacitivo od induttivo, e cioè realizzato con due o più schede elettroniche di materiale conduttore, interessate da un particolare disegno che al loro movimento reciproco causato dalla rotazione della rotella 8, modificano il loro valore di capacità o di induttanza in misura correlata con detta rotazione.

Altri tipi di encoder potrebbero comunque essere utilizzati, quali ad esempio encoder a trasformatore od encoder magnetici, che presentano caratteristiche e/o prestazioni differenti e potrebbero meglio adattarsi a situazioni/esigenze particolari.

Indipendentemente comunque dal tipo di encoder utilizzato, è preferibile che la rotella 8 sia integrata nell’encoder stesso, senza alcun rinvio od organo di trasmissione meccanica, che oltre a comportare una maggior complessità realizzativa, potrebbe comportare anche incertezze di misurazione.

Come si è detto, l’encoder fotoelettrico a quadratura può comprendere due o più coppie di elementi costituiti da un led foto emettitore da un led fotoricevitore, i quali possono essere disposti da parti opposte o dalla stessa parte della rotella 8, in corrispondenza della fascia anulare dei marker, in modo che questi trasformino la luce continua emessa dai foto e metti tori in luce intermittente, che poi il fotoricevitore trasforma in una sequenza di impulsi elettrici.

E’ comunque previsto anche che la luce continua emessa dai foto emettitori possa essere vantaggiosamente sostituita da luce pulsata che, a differenza di quella continua, consente di contenere i consumi energetici.

La forma di realizzazione illustrata in figura 8 differisce da quella illustrata nelle figure 1 - 7 per essere priva del pulsante di attivazione 22, in quanto tale attivazione è effettuata automaticamente dal dispositivo esterno non appena la rotella 8 inizia a girare.

Da quanto precede si comprende chiaramente che il metro digitale secondo l'invenzione elimina tutti gli inconvenienti delle rotelle metriche tradizionali ed in particolare:

- è di realizzazione semplice ed economica e di funzionamento preciso ed affidabile,

- consente di effettuare misure di distanza con differenti modalità di misura, - è collegabile a dispositivi esterni per una lettura e per una elaborazione a distanza delle misure effettuate.

- ha dimensioni tascabili, è ergonomico e consente di effettuare misurazioni in maniera comoda ed agevole

La presente invenzione è stata illustrata e descritta in alcune sue preferite forme di realizzazione, ma si intende che varianti esecutive potranno ad esse in pratica apportarsi, senza peraltro uscire daN’ambito di protezione del presente brevetto per invenzione industriale.

Claims (10)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Metro digitale del tipo definito rotella metrica caratterizzato dal fatto di comprendere all'interno di un involucro (2): - una rotella (8) destinata a scorrere sulla superficie di misura (26), - un encoder (6) di trasformazione del moto di rotazione di detta rotella (8) in una sequenza di segnali elettrici, - un microprocessore (16) per l’elaborazione di detti segnali elettrici e la loro trasformazione in una misura di lunghezza correlata al tratto percorso da detta rotella lungo detta superficie (26), - un trasmettitore radio (18) dei segnali elaborati da detto microprocessore (14) ad un ricevitore esterno, il quale appartiene vantaggiosamente ad un PC, ad uno smartphone o ad un tablet, - una sorgente (20) di alimentazione di energia elettrica, - mezzi (22) di attivazione del funzionamento di detto metro digitale quando detta rotella (8) viene fatta scorrere su detta superficie (26).
2. 2. Metro digitale secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detto encoder (6) appartiene alla famiglia che comprende gli encoder fotoelettrici a quadratura, gli encoder capacitivi, gli encoder induttivi, gli encoder a trasformatore e gli encoder magnetici.
3. 3. Metro digitale secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detto encoder (6) comprende una pluralità di discontinuità (10) disposte lungo una fascia anulare parallela al bordo di detta rotella (8), ed almeno una coppia di elementi fotoelettrici (12,14) interagenti con dette discontinuità per generare detta sequenza di segnali elettrici.
4. 4. Metro digitale secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detto encoder comprende almeno una coppia formata da un fotoemettitore (12) e da almeno un fotoricevitore (14).
5. 5. Metro digitale secondo la rivendicazione 4 caratterizzato dal fatto che detto fotoemettitore (12) e detto foto ricevitore (14) sono disposti da parti opposte rispetto a detta rotella (8)
6. 6. Metro digitale secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detta rotella (6) è interessata sul bordo da un cinghiolo (28) a sezione circolare od appiattita.
7. 7. Metro digitale secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detti mezzi di attivazione sono costituiti da un pulsante (22) applicato a detto involucro (2) ed agente sul circuito di comando dei componenti elettronici.
8. 8. Metro digitale secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di selezione (24) delle modalità di misura.
9. 9. Metro digitale secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di essere dotato di almeno un sistema inerziale finalizzato ad eliminare errori di lettura legati ad un percorso non rettilineo nel tragitto compiuto dalla rotella (8) durante la misura.
10. 10. Metro digitale secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che a detto microprocessore è associata una memoria, nella quale sono memorizzabili i dati di lettura elaborati da detto microprocessore (14) per il loro trasferimento differito a detto dispositivo esterno.