SISTEMA DI PUNTAMENTO DI UNA TERMOCAMERA INFRAROSSA SU THERMA

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1 Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia Facoltà di Ingegneria-sede di Reggio Emilia Corso di Laurea in Ingegneria Meccatronica Anno Accademico 2010/2011 SISTEMA DI PUNTAMENTO DI UNA TERMOCAMERA INFRAROSSA SU THERMA Relatore: Chiar.mo Prof. Antonio Dumas Laureando: Ait ihiya Abdellatif Correlatori: Dott. Mauro Madonia Ing. Michele Trancossi

2 Capitolo 2: Sistema di puntamento 2.1 Cenni sul progetto THERMA Il progetto THERMA è orientato all analisi delle dispersioni termiche che hanno luogo a livello delle superfici affacciate al cielo degli edifici. I dati a sostegno dell analisi verranno raccolti tramite rilevamento aereo consentito dall utilizzo di un dirigibile a controllo a distanza su cui verrà installata una termocamera che fornirà la mappa termica dell aerea sottoposta a rilievo. Il dirigibile, rappresentato in figura 2, è di forma discoidale sviluppato su di un telaio formato da due strutture in fibra di carbonio reticolari poligonali regolari chiuse di sedici lati collegate fra loro ad ogni angolo. A questa struttura sono vincolati due palloni aerostatici di diversa forma, il primo disposto all interno vincolato alla struttura reticolare di dimensioni minori, il secondo a forma di anello è vincolato internamente alla struttura esterna del reticolo. Figura 2:Rappresentazione del dirigibile THERMA L impiego di questo particolare tipo di aeromobile ha fatto si che si conciliassero sia le specifiche tecniche imposte che la necessità di utilizzare un mezzo che fosse intrinsecamente sicuro dal punto di vista operativo. L analisi aerofotogrammetrica per mezzo di termocamera infatti necessita di basse velocità di crociera per non permettere la distorsione del segnale raccolto che andrà 9

3 successivamente a costituire l immagine di riferimento; si tiene conto per questa ragione che le velocità di volo si collocheranno nell intervallo di estremi 1 m/s - 3 m/s [3]. 2.2 Supporto termocamera Il sistema di supporto ha il compito di sostenere la termocamera, proteggerla da eventuali urti e permetterle di avere buon controllo sul posizionamento dell obiettivo. La termocamera è posta in posizione verticale,che è la posizione di lavoro, tranne quando l operatore vuole cambiare da posizione remota l assetto. Questo porta a pensare ad una struttura formata da: Piastra supporto termocamera in acciaio Due staffe in alluminio Due motorini per fornire due gradi di libertà con relative schede di controllo Batterie per motorini Un arco in metallo alluminio Due semigusci di protezione in materiale plastico, uno dotato di una feritoia per l obiettivo. Un esempio di supporto è mostrato di seguito in figura 3. Questo è il sistema iniziale dal quale si è partiti per fare tutte le analisi relative al sistema di movimentazione, con relativi dimensionamenti dei motori, e le prove necessarie. Per effettuare tali prove è stata necessaria una modellizzazione del globo e dei suoi componenti in Solid Works. 10

4 Giunto Arco Motore 2 Staffa Motore 1 Semiguscio a) b) Figura 3: Struttura supporto: a) Globo di supporto montato, b) Vista interna del globo con termocamera. La tavola rappresentativa del globo è riportata nell allegato B. La struttura di sostegno è collegata alla parte inferiore del dirigibile mediante un apposito giunto snodato (figura 3).Questo giunto permette alla struttura di riposizionarsi nel modo corretto qualunque sia l inclinazione del dirigibile. La strutturafornisce due gradi di libertà per mezzo di due motori elettrici in corrente continua, che permettono di posizionare l obiettivo nella direzione e nel verso desiderato facendo ruotare la termocamera attorno agli assi X e Z come mostrato in figura 4 11

5 Figura 4:Rappresentazione dei gradi di libertà del sistema 2.3 Layout di funzionamento Per poter controllare beccheggio ed imbardata della termocamera, si è pensata una semplice soluzione di radiocontrollo. Il sistema rappresentato in figura 5 è composto da: una batteria da 12V, regolatore di tensione, variatore, un ricevitore, un trasmettitore. La batteria è collegata al regolatore di tensione che agisce sul motore 1 e al variatore che agisce sul motore 2. Il regolatore di tensione è utilizzato con il motore 1 perché lo si vuole farlo ruotare nei due versi (orario ed antiorario di beccheggio), così da evitare di mettere un finecorsa meccanicoe migliorarne la direzionalità.per il motore 2 basta il variatore perché può ruotare illimitatamente a 360 in un verso. Il trasmettitore manda il segnale al ricevitore che, in base al canale su cui arriva il segnale, agisce sul regolatore o sul variatore che a loro volta agiscono sui rispettivi motori. 12

6 Regolatore Motore 1 Batteria 12V Ricevitore Variatore Motore 2 Figura 5: Layout di funzionamento Di seguito, in figura 6, è riportato il lay-out del sistema con posizionamento dei ricevitori e delle batterie. Batteria 12V Variatore Regolatore di tensione Ricevitore Motore 1 Figura 6: Layout di funzionamento, posizionamento nel globo Con questo semplice sistema l operatore può agire per mezzo ad esempio di un radiocomando che verrà scelto una volta definiti i parametri necessari per l identificazione dei motori adatti da utilizzare. Questo comunque non esclude la possibilità in uno sviluppo futuro di controllare i motori da PC con software dedicato. 13

7 Di seguito sono riportati i componenti del globo che sono: Piastra d appoggio, figura 7 Staffa, figura 8 Albero attacco motore, figura 9 Arco di sostegno, figura 10 Calotta esterna, figura 11 Figura 7:Piastra d appoggio La tavola rappresentativa della piastra d appoggio è riportata nell allegato C. 14

8 Figura 8:Staffa La tavola rappresentativa della staffa è riportata nell allegato D. Figura 9:Albero attacco motore 1 La tavola rappresentativa dell albero è riportata nell allegato E. 15