Reconstruction of the sails shape using 3D camera both for design and performance optimization

The characterization of the sail shape is a key data for both sailors and designer who want to understand flow characteristics and improve sailing yacht performances. This work presents a method for the acquisition of the full-scale flying shape of a mainsail based on 3D surface reconstruction. Through cameras based on Time-of-Flight method, sails are scanned and with a novel extension of 3L algorithm reconstructed. First a scaled sail is used for sensors validation with real operational condition and once the best technology is found it is applied on a full-scale boat. Thanks to a modification of the 3L algorithm based on Implicit B-Splines the mainsail shape is reconstructed and important parameters are extracted. These are useful both for numerical validation and for design requirements.

La caratterizzazione della geometria delle vele è da tempo studiata per migliorare il design e le prestazioni delle barche a vela. Questo lavoro presenta un metodo per la ricostruzione della forma reale delle vele usando dati provenienti da sistemi di visione 3D. Grazie a questi sensori basati sulla tecnologia tempo di volo le vele sono state acquisite e con la nuvola di punti salvata, attraverso un’estensione dell’algoritmo 3L, è stata trovata la forma della vela di una barca sotto azione del vento durante la navigazione. Come primo step una vela modello è stata usata per validare tre sensori e testare il loro funzionamento in condizioni di applicazioni reali. Successivamente il sensore più performante è stato posizionato su una vera barca. Grazie alla correzione dell’algoritmo 3L, basata sull’ introduzione delle Implicit B-Spline la randa è stata ricostruita. Si sono dunque selezionati parametri importanti per la validazione numerica, il miglioramento delle prestazioni e del Design delle vele quali la geometria della vela e i versori normali che caratterizzano la superfice ricostruita.