AIAS – ASSOCIAZIONE ITALIANA PER L ’ANALISI DELLE SOLLECITAZIONI XXXVII CONVEGNO NAZIONALE, 10-13 SETTEMBRE 2008, UNIVERSITÀ DI ROMA “LA SAPIENZA ”  

“Misura della deformazione di veicoli soggetti a incidenti stradali tramite la fotogrammetria”
L. Menci, T. Morandi, D. Vangi
Parole chiave: Fotogrammetria, Misura delle deformazioni, Urti, Ricostruzione incidenti stradali, Energia di deformazione.

Introduzione

Nell’ambito della analisi degli incidenti stradali, al fine del miglioramento della sicurezza stradale o a fini giudiziali, la misura delle deformazioni residue [restrictedarea]nei veicoli è comunemente utilizzata per il calcolo dell’energia cinetica dissipata nell’impatto tra veicoli e, quindi, per ricostruire l’evento. Tale calcolo, conoscendo le deformazioni del veicolo, può essere effettuato conoscendo i coefficienti di rigidezza o la caratteristica curva forza-deformazione
del veicolo ottenuta da crash-test [1].

Le principali metodologie utilizzate per la misura delle deformazioni del veicolo sono: •manuale: misurazione diretta dello schiacciamento della scocca rispetto alla forma originale; la procedura di misura manuale è “standardizzata” dalla SAE [1]. •laser: la tecnologia laser offre oggi varie soluzioni nell’ambito della misurazione indiretta di distanze. L’apparato più completo per l’analisi delle deformazioni e’ sicuramente il laser scanner. Il laser scanner consente la ricostruzione 3d di un numero molto elevato di punti della superficie di studio, con elevate precisioni anche a distanze significative. •fotogrammetrica (digitale) [2]: L’applicazione della fotogrammetria all’ambito del rilevamento di sinistri stradali e deformazione di veicoli costituisce una “recente” evoluzione dei software fotogrammetrici. Si basa sullo studio dell’immagine per l’estrapolazione delle informazioni di forma e posizione di oggetti. Con la diffusione delle immagini digitali e della computer graphics, software appositamente creati hanno sostituito i precedenti macchinari ottici nell’individuazione di punti tridimensionali e nella loro rappresentazione. Tali sistemi hanno come vantaggi l’economicità e la praticità sul campo (a livello hardware necessita di una macchina fotografica appositamente calibrata e opzionalmente di un cavalletto con barra di scorrimento). Solitamente le precisioni ottenute sono inferiori a quelle del laser scanner e si ha un raggio di azione più limitato. Nel presente lavoro, è stata sviluppata una tecnica fotogrammetrica specifica per il rilievo della superficie 3D dei veicoli per la valutazione della deformazione subita a seguito di incidenti stradali. La tecnica è stata implementata in un software [3] che, noti i coefficienti di rigidezza della struttura e misurata la deformazione del veicolo, calcola l’energia cinetica dissipata nell’urto. Applicazione della fotogrammetria alla misura delle deformazioni dei veicoli Il sistema fotogrammetrico sviluppato si basa su una fase di rilevamento del veicolo tramite una serie di fotografie, eseguite con macchina fotografica digitale appositamente calibrata. La calibrazione della macchina fotografica consente di conoscere le distorsioni dell’immagine dovute all’ottica e al sensore e di correggerle. In ogni fotografia deve apparire un elemento di riferimento precalibrato, chiamato dima, che fornisce quattro punti di controllo, a distanza note tra di loro. Per acquisire la posizione dei punti in 3D è necessaria una seconda foto ripresa da una differente posizione, per rendere possibile l’intersezione in avanti, e quindi posizionare il punto all’altezza corretta rispetto al piano della dima. Tramite questa tecnica si possono rilevare, punto per punto, i profili di veicoli prima e dopo la deformazione e quindi ottenere la deformazione del veicolo. Una procedura automatizzata consente la modellazione tridimensionale automatica di intere parti del veicolo, senza necessità di individuare sulla fotografia i singoli punti. Le precisioni che si possono ottenere sono dipendenti dalla qualità della calibrazione della camera, dalle condizioni di ripresa e dalle successive operazioni di orientamento e collimazione, ma in genere si ottengono errori planimetrici dell’ordine di un centimetro. Una volta ottenuta la rappresentazione dei profili tridimensionali come entità CAD, si può procedere alla loro elaborazione, per calcolare l’energia cinetica dissipata. a) b) Figura 1 a) Rilievo profilo deformato su fotografia b) Rappresentazione in ambiente CAD Dai test effettuati durante l’attività sperimentale è emerso che l’errore massimo riscontrato è stato inferiore alla risoluzione dello strumento (last digit 1 cm). Confrontando i rilievi effettuati con Deformation e quelli con la stazione totale, è emerso che lo scarto massimo fra le due misure, è dell’ordine dei due centimetri; tale differenza è accettabile visto che comporta una variazione del 2% sulla velocit? di impatto. Bibliografia [1] K.E. Campbell, “Energy basis for collision severity”, Environmental Activities Staff, General Motors Corp., SAE paper 740565, 1974. [2] R. Galetto, “Lezioni di topografia e fotogrammetria”, Capitolo 8 da pag. 221 a 388. [3] Software “Deformation”, Realizzato dal Dipartimento di Meccanica e Tecnologie Industriali dell’Università degli Studi di Firenze e da Menci[/restrictedarea]