ES2285546T3 - Dispositivo para grabar un espacio objeto. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para grabar un espacio objeto, con un distanciómetro optoelectrónico según un procedimiento de tiempo de propagación de señal con un dispositivo de emisión (S) para enviar señales ópticas, especialmente señales láser, y con un dispositivo de recepción (E) para recibir señales ópticas, especialmente radiación láser, que es reflejada por objetos situados en el espacio destino, así como con un dispositivo de escaneo para desviar los ejes ópticos de los dispositivos de emisión y de recepción (S y E), preferentemente en dos direcciones ortogonales, extendiéndose los ejes ópticos de los dispositivos de emisión y de recepción (S y E) sustancialmente de forma paralela, así como con un dispositivo de evaluación que a partir del tiempo de propagación o de la posición de fase de la señal óptica emitida determina valores de distancia, resultando las coordenadas espaciales de los distintos elementos de datos de los valores de distancia y la desviación de rayos del dispositivo de escaneo, caracterizado por un cabezal de medición (8) rotatorio, alojado mediante un árbol hueco (33, 34) de un caballete (21, 22, 24), y por un dispositivo de espejo (41, 42) dispuesto de forma rígida con respecto al cabezal de medición (8), mediante el cual se pueden desviar en el sentido radial rayos que incidan axialmente con respecto al árbol hueco (33, 34), y viceversa, pudiendo introducirse la radiación, en el sentido axial con respecto al árbol hueco (33, 34), en un dispositivo de emisión (S) dispuesto de forma estacionaria, y emitirse en el sentido radial por el dispositivo de espejo (41, 42), y pudiendo desviarse la radiación reflejada por objetivos situados en el espacio objeto, a través del dispositivo de espejo (41, 42), en el sentido del eje del árbol hueco (33, 34), y conducirse al dispositivo de recepción (44) dispuesto igualmente de forma estacionaria.
Description
Dispositivo para grabar un espacio objeto.
La presente invención se refiere a un
dispositivo para grabar un espacio objeto, con un distanciómetro
optoelectrónico según un procedimiento de tiempo de propagación de
señal con un dispositivo de emisión para enviar señales ópticas,
especialmente señales láser, y con un dispositivo de recepción para
recibir señales ópticas, especialmente radiación láser, que es
reflejada por objetos situados en el espacio destino. Para registrar
y grabar estructuras espaciales, este tipo de distanciómetros se
combinan con un dispositivo de escaneo para desviar los ejes ópticos
de los dispositivos de emisión y de recepción, desviándose
preferentemente en dos direcciones ortogonales los ejes ópticos que
se extienden sustancialmente de forma paralela. Además, el
dispositivo comprende un dispositivo de evaluación que a partir del
tiempo de propagación o de la posición de fase de las señales
ópticas determina valores de distancia, formando a partir de los
valores de distancia y de los valores de ángulo del dispositivo de
escaneo, registrados al mismo tiempo, las coordinadas espaciales de
los distintos elementos de datos.
Los dispositivos conocidos de este tipo se
emplean para la medición de edificios, estructuras de terrenos,
máquinas e instalaciones. Generalmente, estos sistemas disponen de
un cabezal de medición en el que el rayo de medición se desvía a
alta velocidad de forma superficial en un ángulo limitado de por
ejemplo 90º. La desviación del rayo de medición se realiza con
espejos oscilantes, ruedas de espejo rotatorias o similares. El
cabezal de medición está montado habitualmente sobre una mesa
giratoria que realiza un movimiento de vaivén relativamente lento.
Según la aplicación, el ángulo de giro se sitúa típicamente en el
intervalo de 90º a 180º.
Estos sistemas pueden emplearse sólo con
restricciones, si se trata de registrar un ángulo sólido
sustancialmente completo. Este es el caso, por ejemplo, en la
medición de espacios interiores de edificios, en la medición de
cavernas o cuevas, en trabajos de excavación en la construcción de
túneles o minera etc. Unas aplicaciones bajo condiciones
particularmente difíciles se dan en la industria del acero, en la
medición de convertidores y depósitos de transporte para masas
fundidas de arrabio o acero.
Por razones empresariales y energéticas, en
muchos casos, los metales fundidos son transportados desde el lugar
de fabricación al lugar de procesamiento. En la industria del acero,
se usan los depósitos correspondientes, las llamadas cucharas
torpedo, para llevar el arrabio líquido del alto horno a los
convertidores y, dado el caso, desde éstos a los talleres de
fundición, especialmente a las instalaciones de colada continua
donde se cuelan desbastes planos como producto de partida para los
procesos de laminación. Dichas cucharas torpedo que pueden recibir
cien toneladas de masa fundida de hierro o de acero disponen de una
mampostería que constituye un aislamiento térmico y al mismo tiempo
protege la camisa de acero del depósito contra la acción de la masa
fundida. De forma similar a los convertidores de acero, también las
mamposterías de estas cucharas torpedo están sujetas a un desgaste,
pudiendo producirse especialmente el desprendimiento de piedras
individuales de la mampostería. Dado que un daño de este tipo puede
tener graves consecuencias para la seguridad y el medio ambiente,
la mampostería de estos vehículos de transporte debe inspeccionarse,
revisarse o renovarse regularmente, lo que evidentemente causa
grandes gastos. Para una inspección de este tipo, la cuchara torpedo
(o cualquier otro depósito para acero o hierro) debe enfriarse y, a
continuación, volver a ponerse lentamente a la temperatura de
funcionamiento (\sim1.300ºC). Por lo tanto, se produce una
considerable interrupción del servicio que causa unos gastos
correspondientemente altos.
Un dispositivo del tipo mencionado anteriormente
se conoce por el documento WO0177709.
La invención propone un dispositivo que permite
una medición exacta del espacio interior de un depósito de este
tipo. Mediante grabaciones de referencia durante la primera puesta
en servicio (siendo almacenados los datos en una memoria) y
mediante la formación de diferencia con la grabación actual es
posible detectar exactamente las alteraciones de la mampostería
tales como el desgaste y el desprendimiento de piedras. Por lo
tanto, la revisión de la mampostería se realiza sólo cuando
realmente es necesaria.
Según la invención, el dispositivo presenta un
cabezal de medición rotatorio que mediante un árbol hueco está
alojado en un caballete. Asimismo, está previsto un dispositivo de
espejo dispuesto de forma rígida con respecto al cabezal de
medición, mediante el cual se pueden desviar en el sentido radial
rayos que incidan axialmente con respecto al árbol hueco, y
viceversa, pudiendo introducirse la radiación, en el sentido axial
con respecto al árbol hueco, en un dispositivo de emisión dispuesto
de forma estacionaria, y emitirse en el sentido radial por el
dispositivo de espejo, y pudiendo desviarse la radiación reflejada
por objetivos situados en el espacio objeto, a través del
dispositivo de espejo, en el sentido del eje del árbol hueco, y
conducirse al dispositivo de recepción dispuesto igualmente de
forma estacionaria.
El dispositivo de espejo puede configurarse de
diversas maneras, por ejemplo, de uno o varios espejos y/o de
prismas provistos total o parcialmente de espejos. Por ejemplo, en
caso de una disposición coaxial en una óptica común para el canal
de emisión y el canal de recepción, la división de estos canales se
realizaría, por ejemplo, mediante un espejo parcialmente
transparente, siendo suficiente en principio un solo espejo o un
prisma correspondiente. Según una variante ventajosa de la
invención, sin embargo, el dispositivo presenta un cabezal de
medición rotatorio, accionado por un motor y dispuesto entre las dos
alas del caballete y alojado sobre un árbol hueco, estando fijados
en el cabezal de medición dos espejos axialmente con respecto al
árbol hueco y desviando un primer espejo los rayos del dispositivo
de emisión o de un posible conductor de luz intercalado, que entran
axialmente por el árbol hueco, en el sentido radial con respecto al
eje del árbol hueco, emitiéndolos después de una conformación de
rayo prevista preferentemente, y desviando el segundo espejo los
rayos reflejados por objetivos situados en el espacio objeto, que
incidan sustancialmente de forma paralela respecto al rayo de
emisión, preferentemente después de una conformación de rayos, en el
sentido axial con respecto al árbol hueco, hacia el dispositivo de
recepción, estando intercalado eventualmente un conductor de
luz.
De una forma ventajosa, el caballete está
montado de la manera conocida sobre un plato giratorio alrededor de
un eje que se extiende de forma normal respecto al eje de giro de la
cabeza de medición y que es accionado por un motor.
Para permitir el acceso del sistema de medición
a espacios huecos a través de canales estrechos, por ejemplo, de
tubuladuras de llenado de depósitos, según una variante ventajosa de
la invención, el plato giratorio va fijado sobre un tubo de soporte
preferentemente cilíndrico, estando orientado el eje de giro del
plato giratorio paralelamente respecto al eje del tubo de soporte,
siendo preferentemente idéntico a
éste.
éste.
Durante la inspección de cucharas torpedo o de
otro tipo de depósitos para masas fundidas de metal, especialmente
para arrabio o acero líquido, es esencial que las mediciones
correspondientes puedan llevarse a cabo sustancialmente a la
temperatura de servicio y que no sea necesario ningún enfriamiento
especial del depósito. Para este fin, el caballete y/o el tubo de
soporte o el cabezal de medición presentan, preferentemente, un
dispositivo de refrigeración, especialmente un dispositivo de
refrigeración por líquido, o están dotados de un aislamiento
térmico, siendo realizadas la alimentación y la evacuación del
líquido refrigerante para el caballete y/o para el tubo de soporte
por tuberías flexibles que se extienden en el interior del tubo de
soporte.
Por lo tanto, gracias a este enfriamiento y/o
aislamiento, por primera vez, es posible ahorrar gastos en cuanto
al enfriamiento de depósitos o a un tiempo de parada
correspondiente. Por consiguiente, esta(s) medida(s)
han de considerarse como invención independiente - también
independientemente de la configuración y disposición del
dispositivo de espejo y de la rotación del cabezal de medición.
Tanto más que, hasta ahora, el mundo técnico aspiraba siempre a
disponer el cabezal de medición fuera del depósito que ha de
medirse, lo que, por otra parte, requería medidas de orientación en
cuanto al depósito.
De manera ventajosa, el cabezal de medición
puede enfriarse adicionalmente o alternativamente mediante un gas
(pudiendo tratarse también del gas de un medio refrigerante
evaporable, como el freón), especialmente mediante aire comprimido,
pudiendo introducirse el gas por ejemplo por un lado del árbol hueco
en el cabezal de medición y evacuarse de éste por el otro lado, y
realizándose la alimentación del gas a través de una tubería
flexible en el interior del tubo de soporte, mientras que el gas
puede evacuarse por el tubo de soporte.
Para proteger el cabezal de medición alojado de
forma giratoria, pero sobre todo las ventanas de entrada y de
salida del sistema de medición de distancia, contra la suciedad y
contra daños al introducir el dispositivo de medición por el canal
estrecho, el contorno exterior del cabezal de medición situado en la
posición de reposo, en la cual la ventana de entrada y de salida
para los rayos de medición está orientada hacia el plato giratorio,
está adaptado al contorno del caballete, formando éstos juntos, por
ejemplo, la forma de una calota esférica o similar.
Una protección adicional del sistema de medición
se puede conseguir de tal forma que el caballete y el cabezal de
medición situado en la posición de reposo estén escalonados en su
diámetro hacia el tubo de soporte, estando dispuesto en el tubo de
soporte de forma deslizable longitudinalmente un segundo tubo que
puede deslizarse sobre las zonas de diámetro escalonado del
caballete y del cabezal de medición situado en la posición de
reposo, cerrando en el estado deslizado hacia delante el caballete,
el plato giratorio y el cabezal de medición de forma
sustancialmente estanca.
Preferentemente, el tubo de soporte está
dispuesto, junto con el caballete y el cabezal de medición, sobre
un carro que pueda ponerse en una posición definida y reproducible
con respecto al objeto de medición.
De forma ventajosa, el dispositivo según la
invención se usa para la medición y la inspección de depósitos y
vagones cisterna para líquidos agresivos, especialmente para masas
fundidas de metal.
Si los rayos de medición salen del cabezal de
medición sustancialmente de forma radial, por el caballete o el
plato giratorio se produce un sombreado de una zona alrededor del
tubo de soporte o similar. Dado que, el sistema se introduce en el
depósito, típicamente, a través de la tubuladura de llenado de éste,
esto significa que el sistema de medición está "ciego"
precisamente en la zona alrededor de la tubuladura de llenado en la
que durante la carga y/o descarga la masa fundida fluye a una alta
velocidad, por lo que hay que contar con que allí se produzca el
mayor desgaste. Para evitar el sombreado mencionado y poder medir
también esta zona crítica, según la invención se propone disponer
delante de la ventana de entrada y de salida de los rayos de
medición un espejo, respectivamente, que desvíe los rayos de
medición en un sentido sustancialmente tangencial con respecto al
cabezal de medición.
Más características de la invención resultan de
la siguiente descripción de algunos ejemplos de realización
haciendo referencia al dibujo. Muestran:
La figura 1 esquemáticamente un dispositivo para
la medición de una llamada cuchara torpedo;
la figura 2 en sección axial, el cabezal de
medición junto con su caballete y su plato giratorio;
la figura 3 asimismo esquemáticamente, un
detalle de un cabezal de medición en sección transversal;
la figura 4a un dispositivo de medición según la
invención, en parte en sección y en parte visto desde delante
y,
la figura 4b el alzado lateral
correspondiente.
En la figura 1 está representada
esquemáticamente en sección transversal una cuchara torpedo
designada por 1. Una cuchara torpedo presenta normalmente una parte
central cilíndrica con la tubuladura de llenado o de vaciado 2. A
continuación de esta parte central se encuentran a ambos lados
partes cónicas que finalizan respectivamente con un muñón de árbol
en el que está alojada de forma giratoria la cuchara. Los dos
cojinetes se apoyan respectivamente sobre un bastidor giratorio
desplazable sobre una instalación de vías. El eje 3 de un bastidor
giratorio de este tipo y las vías 4 están representados
esquemáticamente. La cuchara torpedo 1 tiene una camisa de acero 5.
El espacio interior presenta una mampostería 6 que, habitualmente,
se compone de dos capas, una capa de desgaste interior 6a y una
mampostería de seguridad exterior 6b. Una de las zonas cónicas de la
cuchara está designada por 7. Para llenar la cuchara torpedo 1,
éste se hace girar 90º en el sentido de las agujas del reloj,
partiendo de la posición representada en la figura 1, de tal forma
que la tubuladura de llenado 2 mire hacia arriba, y para el
vaciado, la cuchara se hace girar 180º. En la posición intermedia
representada en la figura 1 se pone después del vaciado, para la
inspección de la mampostería.
Para la inspección de la cuchara torpedo 1, un
cabezal de medición 8 se introduce en la cuchara vacía a través de
la tubuladura de llenado 2. El cabezal de medición 8 está dispuesto
en un tubo 9 refrigerado por un líquido, cuya prolongación 10 está
alojada de forma deslizable en un carro 11. En el extremo libre del
tubo 10 está dispuesta una carcasa que contiene la electrónica de
un distanciómetro láser y el control del dispositivo de escaneo del
cabezal de medición 8. En el interior del tubo 9, 10 están guiados
los cables de datos, de control y de energía hacia el cabezal de
medición 8. El transmisor o emisor láser S, el receptor
optoelectrónico E para los impulsos de eco láser y el dispositivo
de evaluación total, vinculado con éste, están dispuestos en la
carcasa 12 y unidos con él cabezal de medición 8 por cables
fibroópticos 64 (figura 4a). Por consiguiente, por la referencia 12
puede entenderse el dispositivo de evaluación mismo.
También en el interior del tubo 9, 10 están
guiados los conductos para el medio refrigerante y/o un conducto de
aire comprimido para la refrigeración del cabezal de medición 8 en
sí. El conjunto de la instalación es controlado por un cable de
control y de datos 13 conectado con un ordenador electrónico C que
calcula online u offline de la manera conocida de por sí, mediante
los valores de medición determinados por el dispositivo de
evaluación 12, un modelo 3D del interior del depósito 1,
almacenándolo convenientemente también en su memoria
correspondiente. Por 14 está designado un cable de energía, por 15
un conducto de aire comprimido y por 16 el conducto de entrada y de
salida para el medio refrigerante. Para facilitar la introducción
del aparato en la tubuladura de llenado 2 de la cuchara torpedo,
está previsto un escudo de protección contra radiación 17 fijado al
tubo 10. Al tubo 10 va fijada además una placa 18 que presenta
pasadores 19 que engranan en taladros correspondientes en la
superficie de recubrimiento 20 de la tubuladura de llenado 2
orientando de esta forma el cabezal de medición 8 con respecto a la
cuchara torpedo 1.
Puede ser conveniente fijar la instalación de
medición, compuesta por el cabeza de medición 8, el tubo 9, 10, la
carcasa 12 y la placa 18, así como el escudo de protección 17, a una
grúa, realizándose la suspensión en el centro de gravedad de la
instalación mencionada. Con una variante de este tipo, la
instalación de medición puede orientarse de forma rápida y óptima
según la cuchara torpedo 1, incluso si la posición de medición de
la misma se ajusta sólo de forma aproximada.
Una orientación exacta del sistema de medición
según la cuchara 1 es especialmente importante, porque sólo en este
caso puede realizarse una comparación o una formación de diferencia
de una grabación actual con grabaciones más antiguas. En lugar de
una orientación mecánica, también es posible orientar el sistema
según la cuchara torpedo mediante la medición de puntos de
referencia.
Durante la medición, el cabezal de medición 8
rota entre las dos alas 21 y 22 del caballete en la dirección de la
flecha 23. En la figura 1 se ve que queda sombreada una zona cónica
25 alrededor del tubo 9, porque el rayo de medición incide en la
pieza de pie 24 (figura 2) del dispositivo de medición (en el que
están dispuestos también las alas 21 y 22; véase la figura 2, 4a) y
no puede alcanzar la mampostería alrededor de la tubuladura de
llenado 2. Mediante un giro del cabezal de medición 8 en la
dirección de la flecha 26, se registra el espacio interior completo
de la cuchara torpedo 1, salvo la zona 25. Para cada elemento de
datos individual resultan las coordenadas espaciales a partir de
los valores de distancia y los valores de ángulo, registrados al
mismo tiempo, de la desviación del rayo del dispositivo de escaneo.
A partir del conjunto de todos los elementos de datos se puede
elaborar un modelo 3D del espacio interior de la cuchara 1. Si
existe una grabación más antigua de la misma cuchara torpedo 1,
mediante la formación de diferencia puede calcularse la alteración
de la superficie de la mampostería. Dicha grabación más antigua
estará contenida en una memoria, por ejemplo del ordenador C, y se
puede comparar, o bien, directamente con los datos de medición que
llegan desde el cabezal de medición 8, o bien, tras su
almacenamiento intermedio en la memoria del ordenador C.
En la figura 2 está representada la estructura
del dispositivo de medición en sección axial. El cabezal de
medición 8 presenta una carcasa cilíndrica 28 con respecto al eje
27. En la camisa cilíndrica está dispuesta una ventana 29
sustancialmente rectangular para el rayo de medición de emisión y de
recepción. En la carcasa 28, detrás de la ventana 29, se encuentran
dos lentes 30, 31 para los rayos de medición (lente de colimación
para el rayo de emisión y lente de enfoque para la señal de eco
reflejada). El peso de estos elementos de vidrio 29 a 31 es
compensado por un contrapeso 32 dispuesto en la carcasa 28. La
carcasa 28 es giratoria alrededor del eje 27, el cabezal de
medición 8 está alojado en los muñones 33, 34 de un árbol hueco. Los
dos muñones 33, 34 de árbol están alojados y guiados en cojinetes
35, 36 indicados esquemáticamente. El cabezal de medición 8 es
accionado por un motor M, cuyo piñón 37 engrana con una corona
dentada interior 38 fijada, coaxialmente respecto al árbol hueco, a
la pared de la carcasa 28. Alternativamente, sería posible accionar
el cabezal de medición 8, eventualmente también a mano, a través de
un engranaje guiado hacia fuera.
Durante la medición, el cabezal de medición 8
gira con un número de revoluciones relativamente alto, en la
dirección de la flecha 46. La radiación de emisión se suministra al
cabezal de medición 8 a través de un cable fibroóptico 39. La
radiación es desviada, por un espejo 40 y por el árbol hueco,
axialmente al cabezal de medición, siendo suministrado allí, por
una superficie prismática 41 provista de espejos, a la lente de
colimación 30. La radiación reflejada por los objetos destino
incide por la ventana 29 en el cabezal de medición 8 y, tras ser
desviada dos veces en la superficie prismática 42 provista de
espejos y en el espejo 43, es concentrada por la lente de enfoque
31 al cable fibroóptico 44 que transmite las señales de eco al
dispositivo de recepción del distanciómetro.
El caballete 21, 22, 24 con sus dos alas 21 y 22
está dispuesto sobre un plato giratorio 45. El plato giratorio 45
realiza un movimiento de vaivén en la dirección de las flechas 47.
Durante la exploración de un ángulo completo del espacio, éste
ángulo es de al menos 180º, preferentemente de 360º. Para ello, en
su interior está accionado por un motor M1, a través de un rodillo
dentado representado con líneas discontinuas. El rodillo dentado tr
está en engrane con un dentado interior ig representado con rayos
y
puntos.
puntos.
Las dos alas 21 y 22 del caballete 21, 22, 24,
así como el plato giratorio 45 están rodeados por un refrigerador
de líquido 48 representado esquemáticamente y/o por una capa
aislante 49 que, a su vez, está envuelta por una camisa de chapa
50. Como medio refrigerante puede emplearse agua o aceite. En caso
de temperaturas extremas, el cabezal de medición 8 puede estar
equipado adicionalmente con una refrigeración por gas (por ejemplo,
un gas evaporable como el freón) o aire comprimido, que sin
embargo, en caso de temperaturas moderadas, puede emplearse también
por sí sola. Para este fin, en el caso del presente ejemplo de
realización, en un ala 22 del caballete 21, 22, 24 se introduce un
conducto de aire comprimido no representado, que se conecta, de la
manera representada, al muñón 33 de árbol hueco. El aire comprimido
(u otro gas) circula a una velocidad relativamente alta por el
cabezal de medición 8 saliendo del cabezal de medición 8 por el
muñón 34 de árbol hueco, y siendo evacuado por el ala 21 del
caballete 21, 22. Para lograr un efecto óptimo de refrigeración
mediante el aire o el gas, en el interior del cabezal de medición
pueden estar dispuestas chapas desviadoras.
Si, como está representado en el ejemplo
descrito anteriormente, los rayos de medición salen o entran
radialmente del o en el cabezal de medición, resulta un ángulo de
espacio 25 relativamente grande que está sombreado, es decir que no
es alcanzado por los rayos de medición al ser apantallado por la
base 24 del caballete 21, 22, 24 o el plato giratorio 45.
En la figura 3 está representada
esquemáticamente una solución que permite reducir este efecto de
sombreado o incluso evitarlo mediante una configuración
correspondiente del cabezal de medición. Según la invención, en
lugar de la ventana 29 está previsto un prisma 52, cuya superficie
53 está provista de espejos. En esta variante del cabezal de
medición 8, los rayos de medición no entran y salen radialmente,
sino sustancialmente de forma tangencial. Si el prisma 52 está
realizado de tal forma que la distancia 54 de la limitación interior
55 del haz de rayos de medición 56 corresponde al menos al radio de
la base 24 del caballete 21, 22, 24 ó del plato giratorio 45, no se
produce ningún efecto de sombreado. Si el plato giratorio 45 hace
girar 180º el caballete 21, 22, 24 con el cabezal de medición 8, el
prisma 52 y el haz de rayos de medición 56 adoptan las posiciones
indicadas con líneas discontinuas (52' ó 56'). Con un dispositivo de
medición modificado de esta manera se puede inspeccionar incluso la
zona extremadamente solicitada, situada alrededor del orificio de
llenado o de salida 2.
Al emplearse en fábricas de acero, especialmente
para la medición de la mampostería de cucharas torpedo, el
dispositivo según la invención es solicitado extremadamente en
diversos aspectos. En primer lugar, es la alta temperatura de
servicio de aproximadamente 1.300ºC la que requiere medidas
especiales. Al introducir el sistema de medición en la cuchara
puede producirse una colisión con la pared interior de la tubuladura
de llenado 2, por la que se pueden desprender de la pared
partículas de acero, de escoria o de mampostería ensuciando la
ventana 29 o el prisma 52 y/o el dispositivo de medición entero. En
las figuras 4a y 4b está representado esquemáticamente y en parte
en sección, un dispositivo de medición por el que queda protegido en
gran medida contra los riesgos mencionados, durante la fase crítica
de la introducción en el interior de la cuchara de torpedo 1. Las
alas 21 y 22 están rodeadas respectivamente por una camisa de
refrigeración de tubitos de cobre 57 configurados en forma de
meandro. La camisa de refrigeración está envuelta por una capa
aislante 49 que, a su vez, está envuelta por una camisa de chapa
50. El caballete 21, 22, 24 está montado sobre el plato giratorio
45 que, de manera análoga, está refrigerado por tubitos de cobre 57
y envuelto por una capa aislante 49. El plato giratorio 45 va
fijado a una brida 58 del tubo 10 que asimismo está provisto de una
refrigeración por líquido y una capa aislante. El tubo refrigerado
y aislado, incluido el plato giratorio 45, está envuelto por un
tubo de chapa 9 de pared fina.
Encima del tubo 9 y del caballete 21, 22, 24
está dispuesto de forma deslizable un tubo 59. En la posición de
reposo del sistema de medición, dicho tubo 59 ocupa la posición
representada en la figura 4a, mientras que en la posición de
trabajo el tubo 59 está retirado como mínimo hasta el plato
giratorio 45 (véase la figura 4b). Por el control del cabezal de
medición 8, al desconectarse el sistema, éste se desplaza a la
posición mostrada en las figuras 4a y 4b. El tubo 59 y el
accionamiento del cabezal de medición 8 están bloqueados
eléctricamente uno respecto a otro, de modo que el accionamiento del
cabezal de medición pueda conectarse sólo estando retirado el tubo
59. Alternativamente, es emitida una señal por un sensor de posición
que coopera con el tubo 59, cuando el accionamiento del cabezal de
medición es conectado por el usuario sin que esté retirado el tubo.
En tal caso, la señal del sensor, o bien, se suministra a una
indicación que recuerda al usuario que debe retirar el tubo 59, o
bien, el tubo se ajusta mediante un servomotor controlado
automáticamente a través de la señal del sensor, hasta que éste
llegue a la posición retirada.
Como resulta especialmente de la figura 4b, las
dos alas 21 y 22 del caballete 21, 22, 24 están escalonadas de
manera ventajosa en el plano 60. El extremo libre de las alas 21 y
22, así como la mitad superior 61 de la carcasa del cabezal de
medición 8 están configurados como semiesfera.
Para introducir el sistema de medición en la
cuchara torpedo 1, el cabezal de medición 8 se encuentra en la
posición representada en las figuras 4a y 4b, y el tubo 59 se
encuentra deslizado hacia delante según la figura 4a, de modo que
el cabezal de medición 8 sensible quede protegido en gran medida.
Por la configuración esférica del extremo libre de la disposición
de medición queda facilitada considerablemente la introducción en el
depósito, incluso en caso de orificios relativamente estrechos. El
extremo libre de la disposición puede estar configurado también a
modo de un elipsoide.
Todos los conductos y cables hacia el cabezal de
medición, el plato giratorio 45 y los refrigeradores están guiados
en el tubo 9 refrigerado. Los conductos de alimentación y de retorno
para el medio refrigerante para el caballete 21, 22, 24 y el plato
giratorio 45 están designados por 62, los cables de control, de
energía y de datos hacia el cabezal de medición 8 y el plato
giratorio 45 están designados por 63, y los cables fibroópticos
hacia el cabezal de medición están designados por 64. La posición 65
designa el conducto de alimentación para el medio refrigerante
hacia el dispositivo de refrigeración para el tubo 9 ó 10.
Claims (7)
1. Dispositivo para grabar un espacio objeto,
con un distanciómetro optoelectrónico según un procedimiento de
tiempo de propagación de señal con un dispositivo de emisión (S)
para enviar señales ópticas, especialmente señales láser, y con un
dispositivo de recepción (E) para recibir señales ópticas,
especialmente radiación láser, que es reflejada por objetos
situados en el espacio destino, así como con un dispositivo de
escaneo para desviar los ejes ópticos de los dispositivos de
emisión y de recepción (S y E), preferentemente en dos direcciones
ortogonales, extendiéndose los ejes ópticos de los dispositivos de
emisión y de recepción (S y E) sustancialmente de forma paralela,
así como con un dispositivo de evaluación que a partir del tiempo de
propagación o de la posición de fase de la señal óptica emitida
determina valores de distancia, resultando las coordenadas
espaciales de los distintos elementos de datos de los valores de
distancia y la desviación de rayos del dispositivo de escaneo,
caracterizado por un cabezal de medición (8) rotatorio,
alojado mediante un árbol hueco (33, 34) de un caballete (21, 22,
24), y por un dispositivo de espejo (41, 42) dispuesto de forma
rígida con respecto al cabezal de medición (8), mediante el cual se
pueden desviar en el sentido radial rayos que incidan axialmente
con respecto al árbol hueco (33, 34), y viceversa, pudiendo
introducirse la radiación, en el sentido axial con respecto al
árbol hueco (33, 34), en un dispositivo de emisión (S) dispuesto de
forma estacionaria, y emitirse en el sentido radial por el
dispositivo de espejo (41, 42), y pudiendo desviarse la radiación
reflejada por objetivos situados en el espacio objeto, a través del
dispositivo de espejo (41, 42), en el sentido del eje del árbol
hueco (33, 34), y conducirse al dispositivo de recepción (44)
dispuesto igualmente de forma estaciona-
ria.
ria.
2. Dispositivo para grabar un espacio objeto
según la reivindicación 1, caracterizado por un cabezal de
medición (8) rotatorio, accionado por un motor (M) y dispuesto
entre las dos alas (21 y 22) del caballete (21, 22, 24) y alojado
sobre un árbol hueco (33, 34), estando fijados en el cabezal de
medición (8) dos espejos (41, 42) axialmente con respecto al árbol
hueco (33, 34) y desviando un primer espejo (41) los rayos del
dispositivo de emisión (S) o de un posible conductor de luz (39)
intercalado, que entran axialmente por el árbol hueco (33, 34), en
el sentido radial con respecto al eje del árbol hueco (33, 34),
emitiéndolos después de una conformación de rayo prevista
preferentemente, y desviando el segundo espejo (42) los rayos
reflejados por objetivos situados en el espacio objeto, que incidan
sustancialmente de forma paralela respecto al rayo de emisión,
preferentemente después de una conformación de rayos, en el sentido
axial con respecto al árbol hueco (33, 34), hacia el dispositivo de
recepción (E), estando intercalado eventualmente un conductor de luz
(44).
3. Dispositivo para grabar un espacio objeto
según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el
caballete (21, 22, 24) está montado sobre un plato giratorio (45)
que puede girar alrededor de un eje que se extiende normalmente con
respecto al eje de giro (27) del cabezal de medición (8) y que puede
ser accionado por un motor, y porque el plato giratorio (45) va
fijado preferentemente a un tubo de soporte (10) preferentemente
cilíndrico, estando orientado el eje de giro del plato giratorio
(45) paralelamente con respecto al eje del tubo de soporte (10),
siendo preferentemente idéntico a éste, estando prevista al menos
una de las siguientes características:
- a)
- el contorno exterior (61) del cabezal de medición (8) en la posición de reposo, en la que la ventana de entrada y de salida (29, 52) para los rayos de medición está orientada hacia el plato giratorio (45), está adaptado al contorno del caballete (21, 22, 24), formando junto con éste, por ejemplo, la forma de una calota esférica o similar (figuras 4a y 4b);
- b)
- el caballete (21, 22, 24) y el cabezal de medición (8) situado en la posición de reposo están escalonados en su diámetro hacia el tubo de soporte (10), estando dispuesto en el tubo de soporte (9 ó 10) un segundo tubo (59) de forma deslizable longitudinalmente, que se puede deslizar sobre las zonas de diámetro escalonado del caballete (21, 22, 24) y del cabezal de medición (8) situado en la posición de reposo y que en el estado deslizado hacia delante cierra de forma sustancialmente estanca el caballete (21, 22), el plato giratorio (45) y el cabezal de medición (8) (figuras 4a y 4b);
- c)
- el tubo de soporte (10) con el caballete (21, 22, 24) y el cabezal de medición (8) está dispuesto sobre un carro (11) que puede ponerse en una posición definida y reproducible con respecto al objeto (1) que se ha de medir.
4. Dispositivo para grabar un espacio objeto
según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque el caballete (21, 22, 24) y/o el tubo de soporte (10)
presentan una refrigeración, especialmente una refrigeración por
líquido (48, 57) y/o están provistos de un aislamiento térmico (49),
realizándose, en caso de la refrigeración por líquido, la
alimentación y la evacuación del líquido refrigerante para el
caballete y, dado el caso, también para el tubo de soporte (10), a
través de tuberías flexibles (62) guiadas en el interior del tubo
de soporte (10).
5. Dispositivo para grabar un espacio objeto
según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque el cabezal de medición (8) puede refrigerarse por aire
comprimido, pudiendo introducirse el aire comprimido en el cabezal
de medición (8) a través de un lado (33) del árbol hueco (33, 34) y
evacuarse del mismo por el otro lado (34), realizándose la
alimentación de aire comprimido por una tubería flexible situada en
el interior del tubo de soporte (10), mientras que el aire
refrigerante puede evacuarse directamente por el tubo de soporte
(10).
6. Dispositivo para grabar un espacio objeto
según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque se emplea para la medición y la inspección de depósitos y
vagones cisterna (1) para líquidos agresivos, en particular, de
masas fundidas de metal.
7. Dispositivo para grabar un espacio objeto
según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado
porque delante de la ventana de entrada y de salida de los rayos de
medición está dispuesto un espejo (53), respectivamente, que desvía
los rayos de medición en una dirección sustancialmente tangencial
con respecto al cabezal de medición (8) (figura 3).
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