Laser scanner ad alta definizione: cos’è e a cosa serve
Il sistema
laser scanner è uno strumento in grando di misurare la posizione di centinaia di migliaia di punti ad altissima velocità, quindi di rilevare il profilo o la dimensione di una superficie. Dal rilievo si ottiene un insieme di punti molto fitto definito
“nuvola di punti”. Lo scopo è effettuare
controlli dimensionali o una
scansione laser 2D o 3D di un oggetto. Sono elementi cruciali nei sistemi di sicurezza industriale moderni, offrono una soluzione versatile e affidabile per monitorare e proteggere aree di lavoro, macchinari e personale. La capacità dei laser scanner di rilevare in tempo reale la presenza di oggetti o persone e di reagire di conseguenza li rende indispensabili in ambienti industriali dove la prevenzione degli infortuni e l'efficienza operativa sono prioritarie.
Laser scanner, a cosa seve e come funziona
Quando si parla di laser scanner, si intende un sistema di
misurazione diretta. Le misurazioni ottenute sono caratterizzate da una grande precisione strumentale, in quanto documentate ufficialmente da un
certificato di calibrazione.
Si tratta di dispositivi senza contatto che catturano centinaia di migliaia di punti per misurare un oggetto o uno spazio attraverso la
tecnologia laser a infrarossi, producendo un’immagine dettagliata in pochi minuti.
Il laser scanner emette un raggio di luce laser a infrarossi su uno specchio rotante. La testina dello scanner ruota, spostando il laser sull'oggetto o sull'area. Ciò che si trova nel percorso del laser riflette il raggio indietro verso lo scanner. In questo modo viene fornita la geometria che viene poi interpretata in
dati 3D. Viene così generata una misurazione completa della distanza e dei piani orizzontali e verticali.
Il laser scanner viene spesso movimentato tramite un
braccio robotico e in genere acquisisce i dati attraverso
due sistemi:
- Sistema del tempo di volo: viene emesso un singolo impulso di luce laser e determinata la distanza dal punto finale misurando il tempo necessario affinché la luce venga riflessa su un sensore acceso;
- Sistema di sfasamento: anche in questo caso viene utilizzata una luce laser emessa, ma l'intensità della luce è modulata con forme d'onda specifiche. Il riflesso dei modelli di intensità viene spostato dall'impatto sulla superficie dell'oggetto. La misurazione dello spostamento tra il segnale laser inviato e quello ricevuto fornisce un calcolo preciso della distanza.
Laser scanner, le varie tipologie
Vengono prese in considerazione le differenti tipologie di laser scanner, di cui viene presentata una breve panoramica.
- Laser scanner a tempo di volo
In questo tipo di laser scanner, la distanza viene determinata misurando il tempo intercorso fra l'emissione dell'impulso laser ed il suo ritorno al sensore. I laser scanner di questo tipo sono particolarmente adatti alla topografia, in quanto il segnale mantiene le sue qualità geometriche anche a grande distanza.
- Laser scanner a differenza di fase
In questo tipo di dispositivo, la distanza viene misurata grazie alla conoscenza esatta della fase dell'onda laser al momento dell'emissione del segnale ed alla ricezione dell'impulso riflesso. La differenza di fase che si determina corrisponde alla distanza dell'oggetto. I laser scanner a differenza di fase vengono usati principalmente nel settore architettonico per il rilievo di interni.
- Laser scanner a triangolazione
Qui il dispositivo di emissione e quello di ricezione sono separati da una distanza fissa. La posizione di ogni punto viene determinata grazie ad un calcolo di trigonometria simile all'intersezione in avanti in topografia. Dato che la distanza fra dispositivo di emissione e di ricezione è limitata, l'oggetto da rilevare deve essere posto a distanze molto piccole dal laser scanner. Di conseguenza, questo tipo di dispositivo può essere solo in ambiti specifici e per oggetti di poche decine di centimetri di dimensione.
Laser scanner, garanzia della sicurezza ed efficienza industriale
I laser scanner sono dispositivi sofisticati utilizzati in una vasta gamma di applicazioni di sicurezza industriale per proteggere persone, macchine e infrastrutture. Ecco come vengono applicati in tre aree specifiche:
protezione di macchine,
isole robottizzate e
carrelli AGV (Automated Guided Vehicles).
I laser scanner vengono utilizzati per proteggere le macchine industriali, garantendo che gli operatori o qualsiasi oggetto non entrino in zone pericolose. Possono essere programmati per
monitorare aree predefinite intorno alle macchine. Se un oggetto o una persona entra in quest'area, il laser scanner rileva l'intrusione e può inviare un segnale per fermare la macchina o attivare un allarme, prevenendo così infortuni o danni.
Le isole robotizzate sono aree dove i robot industriali svolgono compiti specifici, come assemblaggio, saldatura o imballaggio. Queste zone possono essere pericolose per gli operatori a causa dei movimenti rapidi e potenti dei robot. I laser scanner
contribuiscono alla sicurezza delle isole robotizzate creando una barriera virtuale intorno all'area di lavoro del robot. Quando il sistema rileva un'incursione nell'area protetta, può mettere immediatamente in pausa l'operazione del robot o portarlo in una condizione di sicurezza, riducendo il rischio di infortuni.
I carrelli AGV sono veicoli automatizzati utilizzati per il trasporto di materiali all'interno di ambienti industriali. La sicurezza degli AGV è fondamentale, in quanto devono spostarsi in modo efficiente evitando collisioni con persone, ostacoli o altre macchine. I laser scanner montati sugli AGV permettono di
rilevare ostacoli lungo il percorso del veicolo. In base ai dati rilevati, l'AGV può rallentare, fermarsi o cambiare percorso per evitare collisioni, garantendo così la sicurezza nell'ambiente di lavoro.
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