Gruppo di Prototipazione Virtuale e Disegno 

Università di Roma
"Tor Vergata"

Dipartimento di Ingegneria dell'Impresa "Mario Lucertini"

 

 

 

 

 

 

 

Progetti di Ricerca

Pic 1

In questa pagina vengono riassunti i principali progetti di ricerca che sono stati coordinati dai membri del Gruppo di Disegno di Macchine.

Sono stati riportati sia i progetti finanziati o cofinanziati da amministrazioni pubbliche, sia quelli autofinanziati con fondi propri.

Sono stati volutamente esclusi dalla disamina i progetti di ricerca condotti per conto o in collaborazione con realtà industriali per i quali si rispetta la doverosa segretezza dei contenuti a vantaggio dela competitività industriale.

I progetti vengono riportati in ordine cronologico. Nella pagina delle Pubblicazioni è posibile trovare i dettagli dei risultati intermedi e finali dei singoli progetti.

 

Progetti in corso

A

L'elenco e i dettagli dei progetti in corso sono in aggiornamento...

Progetti conclusi

DAViD III, Detailed Dynamic Automotive Virtual Dummy

Il progetto DAViD III rappresenta il proseguiemento delle attività del filone di ricerca che ha come tema lo sviluppo di modelli digitali per la simulazione del comportamente dinamico del corpo umano con particolare riferimento alla simulazione degli effetti della trasmissione delle vibrazioni.

Il modello DAViD III rispetto alla seconda versione presenta un dettaglio accurato delle componenti della colonna vertebrale e delle masse viscerali. I risultati delle simulazioni circa le modalità di trasmissione ed assorbimento delle vibrazioni hanno dimostrato che il maggior dettaglio permette di stimare con maggior precisione la dose di vibrazine assorbita nel rispetto degli standard internazionali (ISO 2631).

Il progetto è stato interamente autofinanziato dal Gruppo.

Nella pagina delle Pubblicazioni del Gruppo è possibile trovare tutte le pubblicazioni circa i risultati delle investigazioni.

Pic 1

 

DHuS, Digital Human Simulation

Il progetto Digital Human Simulation è stato svolto nel 2008 ed ha riguardato lo sviluppo di modelli numerici per la simulazione della cinematica e della dinamica del corpo umano. Particolare attenzione è stata rivolta alla schematizzazione accurata delle articolazioni degli arti superiori e del contributo delle azioni muscolari.

I modelli proposti sono stati integrati in ambienti di disegno assistito dal calcolatore e sono stati validati mediente campagne sperimentali in collaborazione con la Facoltà di Medicina. 

Il progetto è stato interamente autofinanziato dal Gruppo.

Nella pagina delle Pubblicazioni del Gruppo è possibile trovare tutte le pubblicazioni circa i risultati delle investigazioni.

Pic 1

Progettazione integrata, simulazione ed ottimizzazione di azionamenti a camma per applicazioni veicolistiche ad alta efficienza energetica

Il progetto è stato svolto dal 2007 al 2009 nell'ambito di un programma di rilevante interesse nazionale (PRIN) cofinanziato dal MIUR nel quale l'Unità di Roma "Tor Vergata" è stata coordinata dal Prof. Pier Paolo Valentini

Pic 1

L'unità di Ricerca di Roma Tor Vergata ha contribuendo alla ricerca con un programma articolato principalmente su tre punti:
1. Ottimizzazione delle forme delle superfici di contatto degli azionamenti a camma
2. Progetto di soluzioni innovative di azionamenti a camma per applicazioni nel settore veicolistico (figura in basso)
3. Sviluppo di strumenti software di ausilio alla progettazione per la simulazione di prove di durata ed efficienza degli azionamenti a camma.

Dettaglio delle attività:
a) La prima attività ha come scopo quello di mettere a punto metodologie di ottimizzazione della geometria delle superfici di contatto negli azionamenti a camma ad alta velocità al fine di garantire angoli di pressione e velocità relative nel punto di contatto che massimizzino la trasmissione delle forze e minimizzino le perdite energetiche per attrito. A tale proposito sono impiegati i moderni modellatori CAD parametrici che congiuntamente alle analisi cinematiche e dinamiche offrono la possibilità di applicare efficaci tecniche di ottimizzazione numerica in ambiente virtuale. Tali analisi risultano importanti tanto per le camme a chiusura di forza quanto più per quelle a chiusura di forma per le quali il perfetto coniugio tra le superfici a contatto risulta fondamentale per incrementarne le prestazioni ad alta velocità (azionamenti desmodromici).
b) La seconda attività riguarda la messa a punto di sistemi di azionamento a camma per applicazione veicolistiche in grado di ottimizzare le prestazioni e l'efficienza energetica. In particolare lo studio si incentra sull'ottimizzazione degli azionamenti mediante camme spaziali per la movimentazione delle forcelle dei selettori dei cambi robotizzati. Lo studio prevede il confronto di diverse tipologie e leggi di azionamento al fine di ottenere un buon compromesso tra velocità di cambiata, affidabilità ed efficienza energetica.
c) La terza attività si concentra sullo sviluppo di strumenti software di sintesi delle soluzioni e di simulazione delle varie casistiche (comprese le due discusse nelle attività precedenti). L'obiettivo è quello di costruire un banco prova virtuale per la verifica e l'ottimizzazione delle varie alternative. Particolare attenzione si è posta nei confronti dell'usura, della durata, dell'efficienza e della sensibilità dei parametri geometrici alla possibile presenza di errori d'assemblaggio/tolleranze geometriche e dimensionali (figura in alto a destra).

Nella pagina delle Pubblicazioni del Gruppo è possibile trovare tutte le pubblicazioni circa i risultati delle investigazioni.

VirtuaLab: un laboratorio virtuale per la valorizzazione, la preservazione e la diffusione delle opere di ingegno della cultura italiana

Il progetto è stato svolto nel 2007 nell'ambito di un programma di finanziato dal MIUR con la legge 6/2000 per la valorizzazione del partimonio artistico e culturale italiano. 

L’ obiettivo generale del progetto è stato la messa a punto di metodologie per la definizione e la realizzazione di un laboratorio virtuale per la divulgazione del patrimonio artistico mediante tecniche informatiche. In maniera specifica le tre attività descritte si pongono i seguenti obiettivi:
1) Ampliamento dei contenuti del museo virtuale già allestito dall'unità di Ricerca in maniera sperimentale, investigando sulla possibilità di innovative tecniche interattive di fruizione per incrementare l'interattività e i contenuti multimediali.
2) Messa a punto di un sistema di realtà aumentata per permettere l’integrazione di oggetti virtuali in ambienti reali. Risulta così un’iterazione visiva stereoscopica con gli oggetti fittizi e gli ambienti ricostruiti.
Nelle figure in basso è riportata una visualizzazione della sovrapposizione tra un ambiente espositivo reale e una statua virtuale così come l’utente è in grado di percepire montando un opportuno caschetto di proiezione. Tale sistema è stato implementato prevedendo costi ridotti per permetterne la facile replicazione in differenti siti (musei, biblioteche, scuole, ecc...)

Pic 1

Sviluppo di metodi informatici per la fruizione del patrimonio artistico e culturale a distanza

Il progetto è stato svolto nel 2006 nell'ambito di un programma di finanziato dal MIUR con la legge 6/2000 per la valorizzazione del partimonio artistico e culturale italiano. 

Pic 1

L’obiettivo del progetto è stato la messa a punto di tecniche di riproduzione virtuale assistita dal calcolatore di capolavori del patrimonio artistico e culturale (in particolare nei campi dell'archeologia, della scultura, della meccanica e dell'architettura) per la diffusione di materiale ad alto contenuto interattivo per finalità di divulgazione scientifica a distanza, approfondimenti didattici che possano essere condivisi utilizzando supporti multimediali e la rete internet.

In particolare è stata studiata la possibilità della pubblicazione di tali risultati in musei virtuali. Il progetto principale è stato suddiviso in due sottoprogetti:
- Tecniche informatiche di divulgazione della cultura archeologica e architettonica, nella quale sono state messe a punto metodologie che prevedono l'utilizzo di tecniche di acquisizione delle forme senza contatto diretto (ad es. mediante scanner laser tridimensionale) per evitare il deterioramento di reperti, spesso molto fragili
- Tecniche informatiche per la divulgazione della cultura meccanica, per studiare e riprodurre meccanismi realizzati in diverse epoche, dalle macchine del tardo medioevo, attraverso gli orologi da torre realizzati nei secoli scorsi, fino ad arrivare a complessi meccanismi spaziali.

I risultati ottenuti dal programma di ricerca sono stati i seguenti:

1. Approfondimento e messa a punto di nuove tecniche di acquisizione delle forme di oggetti di interesse artistico e culturale che permettono di riprodurre il reperto senza danneggiarlo o deteriorarlo. A tale proposito sono state impiegate tecniche basate su innovativi sistemi di scansione laser e ricostruzione assistita dal calcolatore, accessibili alla più ampia porzione di utenti, anche con bassa esperienza e preparazione.

2. Sviluppo di fedeli modelli tridimensionali di oggetti del patrimonio culturale che permettono di apprezzarne i dettagli e il funzionamento. Tali modelli tridimensionali sono stati realizzati mediante moderne tecniche di Computer Aided Design (Disegno Assistito dal Calcolatore) e di Computer Graphics (grafica computerizzata) e hanno interessato sia i complessi meccanismi degli orologi da torre (un esempio è l’orologio di Michelangelo Canonico, nella figura in alto a a sinistra) sia le affascinanti idee concettuali di Al Jazaari, considerato il Leonardo da Vinci della Mesopotamia (la ricostruzione virtuale di una sua idea di pompa idrica è raffigurata nell'immagine a sinistra).

3. Inizio dell’allestimento di un musei virtuale (in appoggio ad un sito internet) dove poter condividere tali modelli con gli tutti gli interessati garantendo un elevato livello di interattività e garantendo contenuti virtuali che permettano una divulgazione e fruizione anche superiore  a quella semplicemente espositiva come attualmente accade in molti musei.

Nella pagina delle Pubblicazioni del Gruppo è possibile trovare tutte le pubblicazioni circa i risultati delle investigazioni.

 

Sviluppo di modelli di simulazione dinamica per l’analisi della vibrazione trasmessa agli occupanti di veicoli su strada - DAViD II

Il progetto è stato svolto dal 2004 al 2006 nell'ambito di un programma di rilevante interesse nazionale (PRIN) cofinanziato dal MIUR.

L’unita Operativa ha partecipato alla ricerca con un programma articolato principalmente su due punti:
• Sviluppo di simulatori con modelli virtuali (Digital Mock-up) predittivi per la stima delle vibrazioni assorbite dagli occupanti dei veicoli.
• Definizione e messa a punto di una campagna di prove sperimentali.

L’attività si è incentrata sullo sviluppo di algoritmi di calcolo in grado di riprodurre fedelmente la dinamica di diverse tipologie di veicoli (per trasporto di persone, industriali). Per questo scopo si è contribuito alla messa a punto di programmi di calcolo in grado di simulare la trasmissione dei segnali di vibrazione dalla strada agli occupanti. In particolare sono stati indagati i tre percorsi di trasmissione principali: strada-pneumatico-sospensioni-telaio-sedile-occupante seduto, strada-pneumatico-meccanismo di sterzo-occupante.

Nel corso del programma l’Unità di Ricerca ha messo a punto un modello multibody 3D dettagliato di occupante per l’indagine delle dinamiche vibrazionali (Figura in basso, a sinistra). Questo modello  ha permesso di valutare in maniera completa la trasmissione delle vibrazioni attraverso il corpo.

In particolare è stato anche implementato un modello di occupante per mezzo di elementi finiti (figura in basso, a destra) ed è stato confrontato con quello multibody.

I programmi di calcolo sono stati validati mediante il confronto dei risultati con quelli provenienti da campagne sperimentali eseguite dalle altre Unità di Ricerca. L’effetto delle vibrazioni è stato valutato implementando degli algoritmi di calcolo previsti dalle norme internazionali ISO 2631 e BS 6841 per il calcolo del Vibration Dose Value (VDV). Le due normative sono state messe a confronto, se ne sono individuati i punti di forza e i punti deboli, individuando così dei requisiti per una più completa nuova normativa internazionale.  

Nella pagina delle Pubblicazioni del Gruppo è possibile trovare tutte le pubblicazioni circa i risultati delle investigazioni.

Pic 1

Cinematica e dinamica dei giunti di trasmissione e dei meccanismi di selezione dei cambi robotizzati

Il progetto è stato svolto dal 2003 al 2004 nell'ambito di un programma di rilevante interesse nazionale (PRIN) cofinanziato dal MIUR.

La ricerca ha riguardato l'analisi cinematica e dinamica di giunti di trasmissione per applicazioni veicolistiche. L'analisi si è concentrata sui giunti cardanici e la metodologia impiegata prevalentemente è stata quella fondata sui vettori duali, grazie alla capacità di tali enti di tener conto della cinematica del moto tra corpi rotanti attorno ad assi sghembi. In questo settore i contributi hanno riguardato: a) l'impostazione di modelli di calcolo del rendimento in condizioni statiche e dinamiche ed in presenza di errori di costruzione. b) lo sviluppo di un modello 3D (Digital Mock-up) di simulazione virtuale per l'analisi, in termini statistici, dell'influenza delle tolleranze geometriche sulle prestazioni cinematiche del meccanismo RCCC, cui è stato assimilato il giunto Cardanico. I modelli di calcolo sono stati validati con un’opportuna campagna sperimentale costruendo un banco di misurazione (figura a sinistra). Tale banco di prova è costituito da un motore elettrico, un freno elettromagnetico, due torsio-tachimetri e un’unità di gestione ed elaborazione dati. Il banco è riconfigurabile e prevede l’adattamento di differenti tipologie di giunti e differenti condizioni operative (disallineamenti).

Nella pagina delle Pubblicazioni del Gruppo è possibile trovare tutte le pubblicazioni circa i risultati delle investigazioni.

Pic 1

 

Archiviazione e Restauro di Reperti Archeologici Mediante tecniche CAD-RP 

Il progetto è stato svolto dal 2002 al 2003 nell'ambito di un programma di rilevante interesse nazionale (PRIN) cofinanziato dal MIUR nel quale l'Unità di Roma "Tor Vergata" è stata coordinata dal Prof. Eugenio Pezzuti.

Il progetto ha avuto come fine l’impiego delle nuove tecnologie di rilievo ed analisi nello studio, catalogazione ed archiviazione dei reperti archeologi, con particolare riferimento ai vasi. Nell’esplorazione dei siti archeologici, infatti, vengono alla luce numerosi frammenti di oggetti, che devono essere misurati e catalogati per poter essere successivamente combinati per tentare di ricostruire, quando possibile, l’oggetto nella sua forma originale. Tale operazione è molto complessa e delicata, dato l’elevato numero di reperti presenti in un sito e la loro fragilità. Per poter rilevare, al fine della successiva ricostruzione, le caratteristiche geometriche dei frammenti, c’è la necessità di dover manipolare gli oggetti stessi, con conseguente rischio di danneggiamento, vista la fragilità intrinseca che essi possiedono. Oggi tali operazioni vengono svolte completamente a mano e questo, a causa della fragilità di cui sopra e dell’alto numero dei reperti da rilevare, comporta dei tempi molto lunghi che possono arrivare sino ai tre quarti della durata dell’intero progetto relativo al sito in esame. Da tali considerazioni è nata l’idea di applicare a tale settore le nuove tecnologie di rilievo e ricostruzione virtuale basate sull’impiego di scanner laser tridimensionali. Tali tecniche presentano molteplici vantaggi, quali quelli di avere tempi di rilievo molto brevi con risultati accurati e di fornire il modello virtuale dell’oggetto. Particolarmente interessante è questa ultima caratteristica, in quanto, disponendo del modello CAD tridimensionale del frammento rilevato (figura a sinistra), è stato possibile effettuare in virtuale tutte le successive operazioni, quali l’estrazione dei parametri geometrici, la catalogazione e la ricostruzione dell’oggetto intero (figura a destra), manipolando virtualmente i frammenti e azzerando così i rischi connessi alla manipolazione e riducendo sensibilmente i tempi necessari. In questa ottica è stato sviluppato in collaborazione con diverse facoltà di ingegneria e di archeologia italiane uno strumento software per effettuare in modo veloce ed automatizzato il rilievo, la catalogazione e la ricostruzione di reperti archeologi.

Nella pagina delle Pubblicazioni del Gruppo è possibile trovare tutte le pubblicazioni circa i risultati delle investigazioni.

Pic 1

 

DAViD - Dynamic Automotive Virtual Dummy 

Il progetto DAViD I si è svolto dal 2000 al 2002 a ed ha avuto come scopo l'analisi delle modalità di implementazione di manichini virtuali (numerici) per la stima della dose di vibrazione assorbita dagli occupanti di veicoli terrestri.

Il progetto ha visto una prima fase di misure sperimentali sia a bordo veicolo sia ad un banco vibrazioni.

In una seconda fase è stao messo a punto un modello tridimensionale di manichino basato sull'approccio simulativo multibody dynamics. Il modello implementava le principali articolazioni umane e semplificava la colonna vertebrale come sottoassieme composto da ue corpi rigidi.

I confronti tra i risultati delle simulazioni e le misurazioni hanno mostrato un buon accordo.

Il progetto è stato parzialmente supportato dal Centro Ricerche FIAT che ha curato l'organizzazione e l'esecuzione delle prove sperimentali.

Nella pagina delle Pubblicazioni del Gruppo è possibile trovare tutte le pubblicazioni circa i risultati delle investigazioni.

Pic 1