ES2302399B1 - Procedimiento y sistema para aplicar la realidad aumentada a la construccion para realizar tareas de replanteo y seguimiento de obra. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento y sistema para aplicar la realidad
aumentada a la construcción para realizar tareas de replanteo y
seguimiento de obra.
Procedimiento y sistema para la aplicación de la
realidad aumentada a las actividades de replanteo y seguimiento de
obra. Consiste en adaptar, calibrar y colocar los planos de
edificación en el entorno real de forma virtual proyectando en
unas gafas de realidad aumentada la parte de los planos que el
usuario vería en base a la posición de su visión (1). Esta
superpoción se realiza por medio de visores (gafas de realidad
aumentada) que agregan la información virtual a la percepción del
usuario. A partir de los planos de edificación se genera un entorno
virtual y se proyecta en la gafas de realidad aumentada la parte
del plano que el operario vería si estuviera inmerso en el entorno
virtual generado. Se plantea y reivindica una forma nueva de
trabajar en la construcción y un nuevo sistema para llevar a cabo
las actividades de replanteo y seguimiento de obra.
Description
Procedimiento y sistema para aplicar la realidad
aumentada a la construcción para realizar tareas de replanteo y
seguimiento de obra.
La invención está enmarcada en los sectores
técnicos de la construcción y de la informática. Más concretamente
en la aplicación de la realidad aumentada a las actividades de
replanteo y seguimiento de obra.
Se entiende por replanteo a trazar o marcar los
diferentes planos de un proyecto de ejecución de una obra ya
estudiada y proyectada.
Se entiende por realidad aumentada a la
superposición de gráficos generados por ordenador dentro de la
visión del operario del mundo real mediante el uso de dispositivos
ópticos electrónicos.
Actualmente las actividades de replanteo y
seguimiento de obra son realizados utilizando los planos
arquitectónicos en papel y herramientas propias del sector de la
construcción. Con los planos de planta el operario se encarga de
medir y plasmar en la realidad el diseño o dibujo especificado en
el plano. Con los planos de las diferentes partes de la edificación
el operario verifica que la obra se está realizando
correctamente.
Para desempeñar los trabajos de replanteo y
seguimiento se emplean multitud de aparatos y herramientas: cinta
métrica, medidor de distancias láser, flexómetro, cordeles para
sacar alineaciones, perfiles metálicos a modo de reglas, escuadras,
así como un gran número de materiales auxiliares como, madera para
la fabricación de "camillas de replanteo", estacas metálicas o
de madera para el mismo fin, "camillas" metálicas
prefabricadas, tiralíneas, niveles de gota de agua y plomadas.
La Realidad Aumentada consiste en superponer al
entorno real la información que interesa visualizar. Un caso añejo
es el de los "Head Up Displays" de los aviones de combate.
Sobre una pieza de vidrio transparente se proyecta toda la
información necesaria para el piloto, que se superpone sobre la
vista hacia el exterior. Ello permite seguir simultáneamente lo que
ocurre en el exterior del avión y tener a mano todos los datos de la
aviónica sin desviar la mirada. La invención se va a centrar en una
nueva forma de realizar los trabajos de replanteo y seguimiento de
obra. La invención se va a aplicar a todas las actividades de
construcción que requieren un replanteo previo, las cuales se
pueden resumir en:
- \bullet
- Movimientos de tierras
- \bullet
- Cimentación
- \bullet
- Saneamiento
- \bullet
- Estructura
- \bullet
- Albañilería, Cubierta y Aislamiento
- \bullet
- Instalaciones
En la descripción de la invención se explica
cada actividad de forma detallada. Se verá su estado actual y la
nueva forma de trabajo planteada con la invención. La invención es
un sistema innovador para llevar a cabo las actividades de
replanteo y seguimiento de obra. La invención va a mostrar la
información de los planos de obra fusionados sobre la realidad para
que el operario vea la superposición de ambas imágenes.
La invención consiste en proyectar en un equipo
de realidad aumentada los planos de edificación. La realidad
aumentada tiene como finalidad superponer al entorno real la
información que se quiere visualizar. Esta superpoción se realiza
por medio de visores que agregan la información virtual a la
percepción de los operarios.
Con la invención se aplican las técnicas de la
realidad aumentada para posicionar al operario que lleva el equipo
en el interior de los planos virtuales. El operario observa una
combinación de objetos virtuales y físicos en el mismo espacio de
interacción. El operario es posicionado mediante la invención en el
plano virtual y es proyectada sobre el equipo de realidad aumentada
la imagen del correspondiente plano virtual superpuesta a la imagen
del mundo real. Esta información virtual es interactiva en tiempo
real, los planos virtuales son colocados en el espacio físico 3D en
relación con otros objetos físicos reales.
\newpage
Usando la invención el operario puede marcar
perfectamente por donde deben ir las líneas de cotas en la
edificación simplemente viendo el plano virtual posicionado en la
realidad. Además la invención permite al operario seguir la
evolución de las obras sin la necesidad de recurrir a los planos en
papel ni a las antiguas herramientas de trabajo. El operario
encargado de realizar las tareas de replanteo observa a la vez el
entorno en el que se encuentra y los planos realizados por el
arquitecto o redactor del proyecto de ejecución de la obra.
El sistema combina gráficos interactivos 3D,
aparatos de visualización 3D, aparatos de entrada de datos 3D,
aparatos rastreadores de posicionamiento y transmisión de datos red
wifi.
El sistema se ha dividido en dos partes. Por un
lado lo que se ha denominado equipo fijo y por otro lado el equipo
móvil.
El equipo fijo se encarga de adaptar y
posicionar los planos virtuales en el entorno del trabajador.
También se encarga de posicionar al trabajador en el entorno de
trabajo y de enviar la imagen virtual que debe ver el trabajador en
la localización espacial en la que se encuentra. Sus componentes
son los siguientes.
Webcam: Se usa para captar una imagen
fija del entorno de trabajo. Esta imagen se emplea para el
posicionamiento del plano virtual en el entorno real.
Sistema de receptor de rastreo: La
información proceden del sistema de rastreo "tracking" se
emplea para posicionar al operario en el interior de los planos
virtuales. Mediante el sistema de rastreo se logra la
correspondencia entre el mundo virtual y el mundo real. Las
características más importantes del sistema de rastreo son el rango
de alcance, la latencia (tiempo de retraso entre el instante en el
que se produce el movimiento y el instante en el que es informado al
ordenador) y la exactitud. Este sistema recibe la señal de rastreo
procedente del sistema emisor de rastreo localizado en el equipo
móvil junto a la cabeza del operario.
Sistema interactivo de manipulación 3D:
Esta herramienta se emplea para la manipulación de los planos
virtuales 3D. Es un dispositivo desarrollado específicamente para
interacción 3D. Se puede emplear por ejemplo un joytstick de 6
grados de libertad. Este tipo de joytstick se emplea en el diseño
3D y en aplicaciones de CAD/CAM.
Ordenador portátil: Encargado de procesar
toda la información procedente del sistema de rastreo y de generar
y emitir imágenes vectoriales de acuerdo a la posición del operario.
También permite la selección, posicionamiento, manipulación y
calibración de planos virtuales.
Sistema transmisor de imagen: Encargado
de transmitir las imágenes vectoriales generadas por el ordenador
al equipo móvil.
Las funciones que realiza el equipo fijo son las
siguientes.
Carga y posicionado de planos. El
operario selecciona en la pantalla del ordenador el plano virtual
que desea proyectar. Tras la selección el operario posiciona el
plano virtual en el entorno real mediante un calibrado de plano.
Para la manipulación y ajuste del plano virtual al mundo real se
emplearán el ordenador portátil, la webcam y el sistema interactivo
de manipulación 3D.
- \bullet
- El ordenador transforma mediante un programa informático los planos arquitectónicos CAD en planos virtuales 3D.
- \bullet
- El calibrado y colocación del plano virtual lo realiza el operario eligiendo tres puntos cuales quiera de la realizad física (esquinas del solar, superficies, huecos de escalera, pilares o marcas sobre las que se realice el replanteo) y los hace coincidir con esos tres mismos puntos en el plano virtual.
- \bullet
- Tras marcar los puntos de la realidad física se pasa a posicionar el plano virtual. Este posicionamiento lo realizará el operario viendo la imagen superpuesta del plano virtual y del entorno de trabajo en la pantalla del ordenador portátil.
- \bullet
- Para realizar el posicionamiento del plano virtual se emplearán el sistema interactivo de manipulación 3D y el ordenador portátil.
- \bullet
- De esta forma queda posicionado el plano virtual dentro de la realidad física.
Procesamiento de la posición: El equipo
fijo localiza en todo momento al operario. Esta localización se
realiza con un sistema de rastreo (posiciona tres dimensiones
espaciales y tres grados de orientación). Se emplea el ordenador y
sistema receptor de rastreo.
- \bullet
- El sistema de rastreo consiste en un emisor receptor. Este sistema se encarga de posicionar en el espacio al emisor respecto del receptor.
- \bullet
- La información generada por el sistema de rastreo es procesada por el ordenador portátil a través de una interfase de entrada de datos (software). En base a la posición rastreada el ordenador calcula la imagen que debe ser proyectada, genera la correspondiente imagen vectorial y la envía al equipo móvil.
Emisión de la imagen: El ordenador
portátil emite las imágenes vectoriales calculadas al equipo móvil
del operario mediante un sistema de transmisión inalámbrica. La
transmisión inalámbrica se realiza mediante una WLAN (red
wireless). El sistema de transmisión de imágenes debe proporcionar
una velocidad de refresco superior a 50 Hz. Esto significa que se
deben emitir por lo menos 50 refrescos de imagen por segundo. La
velocidad máxima de una WLAN llega a 54 Mbps (megabit por segundo)
cantidad suficiente para las exigencias de transmisión
requeridas.
El equipo móvil se encarga principalmente de
mostrar la imagen generada por el equipo fijo en las gafas de
realidad aumentada y de transportar el sistema emisor de rastreo. El
equipo móvil esta compuesto por.
Sistema de sujeción y amarres: El equipo
móvil debe estar perfectamente fijado a la cabeza del operario.
Contiene las gafas de realidad aumentada, el emisor del sistema de
rastreo y el sistema receptor de imágenes.
Sistema receptor de imágenes: Este
sistema recibe las imágenes emitidas por el sistema emisor situado
en el equipo fijo y las transmite a las gafas de realidad aumentada.
Es un sistema móvil con una tarjeta gráfica integrada que
transforma mediante una interfase la información transmitida por el
equipo fijo en imágenes vectoriales compatibles con las gafas de
realidad aumentada.
Gafas de realidad aumentada: Están
caracterizadas por una lente semitransparente y semireflectante,
que es por donde ve el operario "visores" y por dos pequeñas
pantallas. Los "visores" cumplen dos funciones:
- \bullet
- Al ser parcialmente transparentes permiten al operario ver el mundo real a través de ellos.
- \bullet
- Además como son parcialmente reflectantes reflejan las imágenes virtuales generadas desde dos pequeñas pantallas montadas en el casco de forma que el operario puede ver fusionadas las imágenes virtuales con el mundo real.
- \bullet
- Las gafas reciben la imagen procedente del sistema receptor de imagen.
Sistema emisor de rastreo de posición:
Transmite la posición de la visualización del operario al sistema
receptor situado en el equipo fijo.
- \bullet
- El sistema emisor de rastreo se coloca en el equipo móvil a la altura de la cabeza del operario para poder seguir perfectamente el movimiento del área de visión del operario.
- El rastreo de la cabeza produce el efecto de que el mundo virtual rodea completamente al operario. Cuando el operario mueve la cabeza a la derecha nuevas imágenes son presentadas mostrando al operario la parte del mundo virtual de su derecha.
- \bullet
- Este efecto se produce porque las imágenes son siempre localizadas en la posición correcta alrededor del operario, formando un entorno 3D coherente y consistente alrededor del operario.
- \bullet
- Es bastante común que el equipo emisor de rastreo esté integrado en las gafas de realidad aumentada.
A través de los visores del equipo móvil el
operario ve una imagen compuesta por la realidad del entorno que le
rodea junto con una proyección de los planos arquitectónicos
posicionados exactamente en su verdadera ubicación. Las funciones
realizadas por el equipo móvil son las siguientes:
- \bullet
- Recepción de imágenes. El sistema receptor de imágenes recibe las imágenes procedentes del equipo fijo.
- \bullet
- Emisión de la posición. El sistema emisor de rastreo manda los datos de la posición de la visión del operario al equipo fijo.
- \bullet
- Localización y orientación del operario. En todo momento está localizado en sistema móvil respecto del sistema fijo tanto en las tres dimensiones espaciales (posición) como en los tres ángulos de giro (orientación).
- \bullet
- Muestra al operario la superposición de los planos virtuales con el mundo real. Dado que la imagen del entorno es muy importante en trabajos que acarrean un cierto riesgo laboral, se utilizan el tipo de gafas de realidad aumentada que permite ver el exterior junto con una superposición de la imagen virtual.
El equipo móvil requiere la integración de la
tecnología electrónica, mecánica y óptica. Su principal finalidad
es poner imágenes directamente frente a los ojos del operario usando
dos pequeñas pantallas. El efecto estereoscopio es conseguido
creando dos imágenes separadas en dos pantallas separada una para
cada ojo. La principal ventaja de este dispositivo es la completa
inmersión del operario dentro de una fusión del mundo real con el
plano virtual. El operario siempre ve el plano virtual en su
correcta posición a pesar de la posición de su cabeza u
orientación.
La singularidad de la invención radica en los
siguientes puntos:
- \bullet
- Los planos digitales de edificación se van a localizar virtualmente y exactamente en su posición espacial real.
- \bullet
- La imagen proyectada en el equipo móvil de la invención se proyecta en base a la posición espacial y de visión del operario. La visión del operario es localizada dentro del plano virtual generado.
- \bullet
- Las imágenes proyectadas son los planos de construcción adaptados al mundo real. El plano virtual se calibra y se fija con la invención. El calibrado se realiza ubicando exactamente tres puntos del plano virtual sobre esos tres mismos puntos en la realidad física.
- \bullet
- Se aprovecha todo el material informático CAD. Mediante una interfase informática se hacen compatibles con la invención los planos de CAD transformándolos en planos virtuales 3D de tamaño real.
A continuación se va a explicar el procedimiento
a patentar. Se van a seguir una serie de pasos explicados en los
siguientes puntos:
En primer lugar está la colocación del equipo
fijo.
- \bullet
- El equipo fijo se posiciona en un punto de la edificación en la zona que se va trabajar. El equipo fijo debe permanecer estable.
En segundo lugar se realiza la selección del
plano de obra en el equipo fijo y se ubica en el entorno real.
- \bullet
- En la pantalla de selección del equipo fijo se selecciona el plano que se va a cargar para trabajar. El sistema genera de forma virtual el plano en tamaño real y lo posiciona en el espacio. Este posicionamiento se corrige o calibra por el operario más adelante.
- \bullet
- Mediante una webcam integrada en el equipo fijo se recibe la imagen real del entorno de trabajo. El operario fija tres puntos en el espacio real y los hace coincidir con esos tres mismos puntos en el plano virtual. En la pantalla del equipo fijo se sitúa el plano virtual de edificación y se va calibrando hasta dejarlo correctamente posicionado respecto a la imagen del mundo real.
- \bullet
- Si la carga del plano ha sido correcta el plano virtual queda fijado en la realidad física y se continúa el proceso.
En tercer lugar el operario se coloca el equipo
móvil. El equipo móvil debe estar perfectamente amarrado a la
cabeza y cuerpo del operario.
En cuarto lugar se activa el equipo móvil.
- \bullet
- Desde el equipo fijo se comprueba que el equipo móvil está activado y que tanto el sistema de recepción de imagen y como el sistema de emisión de posición funcionan correctamente.
Finalmente si todo el procedimiento se ha
realizado de forma correcta se puede empezar a trabajar con la
invención. El operario ve una imagen en la que se superponen la
realidad física y el plano virtual proyectado.
- \bullet
- Para el replanteo el operario procederá a marcar en la realidad física las líneas de cota que ve proyectadas en el equipo móvil.
- \bullet
- Para el seguimiento de obra el operario comprueba que el trabajo realizado en la construcción se ajusta al plano proyectado en el equipo móvil.
Una vez ubicado el equipo fijo y colocado el
equipo móvil el operario ha de situar la imagen del plano virtual
sobre el terreno que va trabajar. Para ello utiliza como referencia
las líneas o puntos del plano sobre el terreno y una vez calibrada
y ajustada la imagen el operario procede a marcar sobre el terreno
todos los puntos y líneas necesarias para realizar la excavación
previa a la cimentación.
\newpage
El operario puede ver a través del equipo móvil
las líneas de cota superpuestas en la realidad física en su
posición correcta. El operario puede comprobar en todo momento que
los trabajos de excavación se estén realizando correctamente,
simplemente visualizando el plano y comprobándolo con la ejecución
de los trabajos. En la figura 1 se ha representado el ejemplo
explicado, el operario esta colocado en un terreno sobre el cual hay
que proceder al replanteo de la cimentación que hay que
excavar.
Una vez el operario ha empezado a usar la
invención de igual manera que en el caso anterior, puede pasar al
marcado de instalaciones (rozas de electricidad, fontanería,
calefacción, telecomunicaciones, ubicación de mecanismos, tomas de
fontanería, radiadores y resto de instalaciones), huecos de
carpintería en fábricas de ladrillo, tabiquería o fachada, comprobar
armaduras de pantallas de muros, cotas de nivel, ubicación de
barandados, albardillas, vierteaguas. Son multitud las utilidades a
aplicar con los diferentes planos de sección e instalaciones. Así
mismo el seguimiento de obra se realiza de una manera muy rápida y
sencilla, con la mera visualización de planos. Simplificando
enormemente el proceso actual tanto de marcado o replanteo como de
seguimiento de la ejecución de obra. La Figura 2 es una
representación gráfica de este ejemplo, operario realizando
actividades de marcado de instalaciones.
La invención cambia de una manera radical la
forma actual de realizar el replanteo y el seguimiento de obra. Se
va a aplicar a todas las actividades de construcción que requieren
un replanteo previo, las cuales se pueden resumir en:
- \bullet
- Movimientos de tierras
- \bullet
- Cimentación
- \bullet
- Saneamiento
- \bullet
- Estructura
- \bullet
- Albañilería, Cubierta y Aislamiento
- \bullet
- Instalaciones
La aplicación de la invención en estas
actividades se explica posteriormente en el apartado de
aplicaciones industriales.
Figura
1
Representación de los diferentes pasos seguidos
al aplicar la invención en planos de cimentación. El operario esta
colocado en un terreno sobre el cual hay que proceder al replanteo
de la cimentación que hay que excavar (1). El operario realiza los
pasos explicados de preparación y colocación del equipo móvil y del
equipo fijo (2). El operario ve los planos superpuestos a la
realidad pero descolocados (3). El operario calibra la proyección de
los planos hasta que encajan con la realidad (4). El operario ve
una imagen compuesta por la realidad y los planos de obra (5). El
operario empieza las labores de replanteo y seguimiento de obra
(6).
Figura
2
Representación de los diferentes pasos seguidos
al aplicar la invención en planos de instalaciones.
El operario esta colocado frente a la pared
sobre la que se va a realizar el marcado de instalaciones (1). El
operario realiza los pasos explicados de preparación y colocación
del equipo móvil y del equipo fijo (2). El operario ve los planos
de instalaciones superpuestos a la realidad pero descolocados (3).
El operario calibra la proyección de los planos hasta que encajan
con la realidad (4). El operario ve una imagen compuesta por la
realidad y los planos de instalaciones y puede proceder a realizar
el marcado de instalaciones (5).
Se presentan a continuación posibles
configuraciones del sistema. Es necesario señalar que el objeto de
esta patente es la aplicación de la realidad aumentada a las
actividades de replanteo y seguimiento de obra. Con esto se quiere
recalcar que las configuraciones presentadas no son cerradas y que
la tecnología puede derivar en otro tipo de disposiciones que se
empleen para el mismo fin.
- \bullet
- Ordenador portátil de altas prestaciones (características destacables: velocidad CPU mayor o igual 2000 MHz, memoria RAM superior o igual a 512 MB, tarjeta gráfica de memoria superior o igual a 256 MB).
- \bullet
- WebCam de media definición. Debe permitir ver con claridad el entorno de trabajo para facilitar al operario realizar la actividad de calibrado de plano virtual.
- \bullet
- Sistema de transmisión de datos. Este sistema esta integrado en el ordenador del equipo fijo. Los datos son transmitidos mediante una red wireless.
- \bullet
- Sistema de rastreo. Debe cumplir las siguientes prestaciones: funcionar al aire libre, superar posibles obstáculos entre el emisor y receptor, y además debe ser preciso y fiable. Para cumplir esas prestaciones se elige un sistema de rastreo híbrido que aumente al máximo la precisión y que disminuya el tiempo de latencia. La latencia es el lapso de tiempo entre la señal de entrada (movimiento) y la salida de esa señal (transmisión de posición). Un sistema híbrido de rastreo puede ser la combinación de tecnologías de rastreo a través de movimientos inerciales y ultrasonidos.
- \bullet
- Gafas de realidad aumentada. En el mercado existen diferentes proveedores de este tipo de gafas. Las prestaciones son muy variadas. Debido a que los trabajos relacionados con la construcción acarrean peligro son preferibles las gafas de realidad aumentada de cristal traslucido que permiten ver el exterior a la vez que muestran la imagen generada por ordenador.
- \bullet
- Sistema de rastreo. Este sistema rastrea y posiciona al usuario dentro de un entorno determinando los seis grados de libertad y la orientación del usuario. El emisor del sistema de rastreo suele ir integrado en las gafas de realidad aumentada.
- \bullet
- Sistema de transmisión de datos. Este sistema integra un receptor wireless, y una tarjeta gráfica integrada en un dispositivo móvil. Su función es transmitir la imagen a la gafas de realidad aumentada.
Se entiende por movimiento de tierras, todos los
trabajos que se realizan para la limpieza de fincas y solares,
rellenos, compactación, nivelación, así como también los trabajos de
excavación.
Actualmente, se comprueban las alineaciones de
la futura construcción u obra a ejecutar con cordeles. Con la
invención únicamente hay que emplazar la imagen proyectada en el
solar o ubicación de los trabajos a realizar. Los planos empleados
son los siguientes: "Planos de Emplazamiento o Situación" y el
"Plano de Cimentación" del Proyecto de Ejecución. Para situar
la imagen se emplean puntos de referencia, una vez efectuada la
colocación de la imagen simplemente hay que "VER" las
alineaciones correctas fusionadas con el mundo real.
Después se procede a marcar la cimentación a
realizar (zapatas, vigas, vigas riostras y muros) siguiendo la
imagen proyectada por la invención. Con los medios utilizados
actualmente, el replanteo se realiza colocando un cordel para
comprobar la alineación de la obra y luego han de comprobarse las
cotas del Proyecto de Ejecución con las de la obra a realizar, se
colocan "Camillas de Replanteo" para colocar cordeles una vez
se midan las diferentes cotas del Plano. Después de esto se bajan a
la superficie del terreno las líneas de los cordeles mediante un
nivel de agua o plomada, y posteriormente, se marcan las cotas del
plano midiéndolas con cinta métrica y/o flexómetro. Para marcar los
diferentes elementos que componen la cimentación se utilizarán
además reglas metálicas, madera y escuadra. El marcado se realiza
plasmando cada punto del plano en el terreno, por lo que hay que
medir y comprobar cada medida o cota del plano.
Actualmente es una labor muy costosa en tiempo,
recursos materiales y humanos existiendo además un riesgo
considerable de posibles errores ya que son muchos los pasos
(actuaciones preliminares, colocación de camillas, sacar escuadras,
colocación de cordeles, bajar alineaciones a terreno, mediciones y
comprobaciones). Sin embargo con la invención se reduce enormemente
el tiempo de realización con lo que el coste disminuye
considerablemente, también se eliminan los utensilios y materiales
auxiliares, y se minimiza el riesgo de posibles errores propios de
los medios tradicionales de trabajo o de interpretación de planos,
incrementando de esta manera la productividad de los operarios, el
ahorro de costes y en definitiva la rentabilidad de la ejecución de
la construcción.
Ha esto se añade la simplicidad del SEGUIMIENTO
Y COMPROBACIÓN de los trabajos realizados, ya que se hace
simplemente comprobando la imagen proyectada por la invención con
los trabajos que se están realizando o ya ejecutados, sin tener que
volver a hacer todo el proceso requerido por el método actual
("tradicional") de trabajar.
Las actividades de cimentación son los trabajos
a realizar para la construcción de la base (cimientos) sobre la que
se ejecutará la edificación u obra. Están incluidos todos los
trabajos de colocación de ferralla, anclajes, hormigonado y, si la
hubiese, vertido de solera.
Una vez vertido el hormigón de limpieza de la
cimentación se utiliza la invención para marcar sobre el hormigón
la ubicación de la ferralla y los diferentes arranques de elementos
estructurales.
En este proceso constructivo se utiliza la
invención para comprobar la correcta ubicación según las cotas del
"Plano de Cimentación" del proyecto, de la ferralla (vigas,
vigas riostras, pantallas de arranque de muros, arranques de
pilares, pantallas de muros) tanto en alineaciones como las cotas
exactas en la situación de los diferentes elementos
estructurales.
La simplicidad, eficacia y ventajas de realizar
el proceso con la invención son considerables si se comparan con
los actuales sistemas de trabajo.
Las actividades de saneamiento son los trabajos
necesarios para la evacuación de aguas pluviales y fecales del
inmueble a construir.
Para la colocación de desagües aéreos según el
Proyecto de Ejecución se marcan utilizando la invención plasmando
la imagen proyectada del "Plano de Saneamiento".
Para realizar un saneamiento enterrado se
procede al replanteo y marcación de los desagües, zanjas y arquetas
a realizar utilizando la invención plasmando la imagen proyectada
del "Plano de Saneamiento".
Con la metodología antigua de trabajo habría que
comprobar y marcar todas las cotas mediante cinta métrica,
flexómetro, escuadras y cordeles. Así mismo para la comprobación de
la evolución de los trabajos es necesario volver a repetir el
proceso en su totalidad.
Sin embargo el seguimiento y comprobación de los
trabajos realizados con la invención se hace simplemente
comprobando la imagen proyectada con los trabajos que se estén
realizando o los ya ejecutados. Por lo que se realiza sencilla,
rápidamente y evitando posibles errores.
Las actividades de estructura son los trabajos
de encofrado y montaje de una estructura tanto de hormigón como
metálica o de madera. Se trata de hacer el "esqueleto" de la
construcción, incluyendo también el vertido de hormigón y
desencofrado de la estructura.
Antes de proceder al encofrado de pilares y
estructura hay que iniciar el replanteo de la obra siguiendo las
cotas que se indican en el Proyecto de Ejecución de la obra en el
"Plano de Replanteo de Pilares" y en los diferentes "Planos
de Estructura".
Para esto, actualmente, se procede a sacar la
alineación de la fachada mediante cordeles, plomada, cinta métrica
y flexómetro. Después, se realiza el replanteo de pilares y/o demás
elementos estructurales midiendo, sacando alineaciones, escuadras y
comprobando todas las cotas de los planos. Así mismo también hay
que comprobar las cotas de nivel utilizando la goma de nivel de
agua, y medir o "escantillar" hasta marcar la cota
correcta.
Una vez esté encofrado el forjado de la
estructura se deben colocar pasantes de forjado en las bajantes de
pluviales, fecales, patinillos de instalaciones y ventilaciones;
para ello se ha de volver a medir y comprobar dónde será la futura
ubicación de estos elementos. Algunas veces no figuran acotados en
los planos de estructura, por lo que se ha de recurrir al "Plano
de Cotas de Viviendas", o al "Plano de Instalaciones de
Viviendas" con lo que se complica mucho el replanteo de la
ubicación de estos elementos ya que prácticamente se ha de marcar
parte de la tabiquería con la dificultad que ello supone el hacerlo
por encima del forjado sin estar hormigonado, lo que esto conlleva
a que en un alto porcentaje no se ubiquen correctamente y haya que
posteriormente picar el forjado para pasar las bajantes de
pluviales, fecales, patinillos de instalaciones y ventilaciones,
con el consiguiente perjuicio económico, de tiempos, además de
dañar la estructura.
Con la invención, además de las grandes ventajas
de replanteo (tanto en tiempo, costos e inexistencia de errores en
el replanteo) hay que añadir la simplicidad del proceso de
replanteo, tanto en el proceso de marcado de pilares, forjados y
demás elementos estructurales como sobre todo en la ubicación de
los pasantes de forjado ya que no es necesario realizar mediciones,
alineaciones, sacar niveles y marcado en precario, debido a que la
proyección de los planos es exacta y no han de realizarse multitud
de pasos para el replanteo. Simplemente proyectando el "Plano de
Cotas de Viviendas" y el "Plano de Instalaciones de
Viviendas" se puede ubicar con exactitud todos los elementos de
la obra. De igual manera las cotas de nivel se ven perfectamente en
el plano de sección constructiva, simplemente visualizando la citada
imagen, sin tener que realizar todo el proceso actual.
El seguimiento de la obra se realiza con la
invención en cualquier momento de la ejecución con gran sencillez y
rapidez, en contra de la complejidad que existe actualmente pues si
la Dirección de Obra o Dirección Facultativa no están presentes en
el acto de replanteo (que normalmente no es así debido a la larga
duración del proceso y a que se realiza en numerosas ocasiones) no
se lleva a cabo pues es una comprobación dificultosa en modo y
tiempo. Únicamente, comprueban secciones de armaduras que se pueden
verificar de una manera más sencilla con la invención proyectando
el "Plano de Vigas" o "Plano de sección de Armaduras y
Estructura".
Se denomina así a los trabajos a realizar para
la fabricación de paredes, enlucidos, colocación de barandas,
escaleras, recibidos en general, remates, ayudas a gremios,
realización de cubiertas, alicatados, solados, trabajos de cantería,
revestimientos, realización de todo tipo de aislamientos e
impermeabilizaciones.
Para la ejecución de estos trabajos es necesario
proceder previamente al replanteo de la obra a ejecutar.
Actualmente se utiliza para ello cordeles, reglas metálicas o de
madera, escuadras, cinta métrica, medidor láser de distancias y
flexómetro. Primero se ha de sacar la línea de fachada y una vez
realizado esto se deben marcar las diferentes cotas y líneas del
"Plano de Cotas", el cual se puede denominar de diferentes
maneras según la tipología de la construcción de que se trate,
puede ser: "Plano de Cotas de Viviendas" o "Plano de Cotas de
Oficinas" o "Plano de Cotas de Vestuarios" y resto de
planos, comprobando las líneas, escuadras, dimensiones de los
espacios proyectados y mediciones de todo el plano. El replanteo del
modo "tradicional" es algo muy costoso en tiempo y medios
materiales y de personal, además está sujeto a un porcentaje
elevado de errores en función de la eficacia y profesional de la
persona encargada de replantear.
Sin embargo con la invención este trabajo se
realiza de una manera sencilla a la vez que eficaz, simplemente
ubicando el "Aparato" y proyectando el "Plano de Cotas",
procediendo así al replanteo de: Fachada, Cámaras de ladrillo,
Tabiquería interior, Carpintería, ubicación de los diferentes
elementos de la construcción (sanitarios, desagües, radiadores,
caldera, ventilaciones, instalación de fontanería, instalación
eléctrica, instalación de telecomunicaciones y resto de
instalaciones), estos últimos proyectando los diferentes planos:
"Plano de Fontanería", "Plano de Electricidad", "Plano
de Telecomunicaciones", "Plano de Calefacción" y resto de
planos, todo ello, simplemente, plasmando en el plano real la
imagen proyectada con un simple lapicero de marcado y un
tiralíneas.
Este proceso se realiza con una disminución
mínima de un 50% de costes y con una fiabilidad muy superior a la
actual.
Del mismo modo con la invención el seguimiento y
control de la obra es muy rápido y sencillo, pudiendo comprobar en
cualquier momento la ejecución de la obra.
Se denomina genéricamente Instalaciones a todos
los trabajos de Electricidad, Fontanería, Calefacción,
Climatización, Telecomunicaciones y en algunos casos de Carpintería
y Vidrio.
Utilizando la invención este trabajo se realiza
de una manera sencilla a la vez que eficaz, simplemente se ubica el
"Aparato" y se proyectan los diferentes planos:
"Plano de Fontanería", "Plano de
Electricidad", "Plano de Telecomunicaciones", "Plano de
Calefacción", "Plano de Climatización" y resto de planos,
todo ello simplemente plasmando en el plano real la imagen
proyectada.
Actualmente se utilizan los métodos,
herramientas y materiales descritos en los anteriores Procesos
Constructivos.
Claims (13)
1. Procedimiento para la aplicación de la
realidad aumentada a las actividades de replanteo y de seguimiento
de obra. En el que se realiza una nivelación horizontal de los
medios de captación de imagen para tomar una imagen estable del
entorno de trabajo, se transforma un plano CAD en un plano virtual
3D, se establece la correspondencia entre el mundo real y el plano
virtual 3D y se transmite la imagen del plano virtual 3D sobre
medios móviles de visualización de imágenes. Las actividades de
replanteo y seguimiento de obra se realizan utilizando como
referencia la visualización del plano virtual 3D fusionado con la
realidad.
2. Procedimiento según la reivindicación 1
caracterizado porque el plano se transforma en un plano
virtual 3D de tamaño real empleando medios de tratamiento de imagen
3D.
3. Procedimiento según la reivindicación 1
caracterizado porque el posicionamiento del plano virtual 3D
se realiza mediante una pluralidad de puntos pertenecientes al plano
virtual 3D que se hacen coincidir con esa misma pluralidad de
puntos en la realidad física empleando para ello medios de
reconocimiento de imagen.
4. Procedimiento según la reivindicación 1
caracterizado porque la correspondencia entre el movimiento
real y el mundo virtual se realiza por medio de sistemas de
seguimiento que identifican en todo momento el movimiento de los
medios de visualización.
5. Procedimiento según la reivindicación 1
caracterizado porque la imagen virtual 3D se calibra
empleando medios de manipulación 3D.
6. Procedimiento según la reivindicación 1
caracterizado porque se fija una coordenada espacial del
plano virtual 3D para aumentar la velocidad de procesamiento de
datos.
7. Procedimiento según la reivindicación 1
caracterizado porque la imagen proyecta se calcula en base a
la posición de los medios de visualización y a la coordenada
espacial fijada.
8. Procedimiento según la reivindicación 1
caracterizado porque los medios de visualización son
semitransparentes y permiten ver la realidad física y la imagen
proyectada correspondiente del plano virtual 3D al mismo
tiempo.
9. Dispositivo para la puesta en práctica del
procedimiento de la reivindicación 1. El dispositivo se compone de
una unidad fija y una unidad móvil.
- -
- la unidad fija está compuesta por un medio de captación de imagen digital, un sistema receptor de seguimiento, un sistema interactivo de manipulación 3D, un ordenador portátil y un sistema de transmisión de imagen digital.
- -
- la unidad móvil está compuesta por un sistema de sujeción y amarres, una gafas de realidad aumentada, un sistema emisor de seguimiento de posición y un sistema receptor de imágenes.
10. Dispositivo según la reivindicación 9
caracterizado porque un ordenador fijo carga y posiciona un
plano virtual 3D; trata la información procedente del sistema de
seguimiento localizado en la unidad móvil, genera las imágenes
acorde con la información tratada y envía la información a los
medios de visualización móviles.
11. Dispositivo según la reivindicación 9
caracterizado porque las imágenes se calculan empleando la
información procedente del sistema de seguimiento, el plano virtual
3D y fijando una coordenada espacial.
12. Dispositivo según la reivindicación 9
caracterizado porque las imágenes son transmitidas a la
unidad móvil mediante un sistema de transmisión inalámbrica.
13. Dispositivo según la reivindicación 9
caracterizado porque las imágenes se visualizan en unas
gafas de realizad aumentada semitransparentes que permiten ver a la
vez el exterior y la imagen proyectada.
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|---|---|---|---|
| ES200501043A ES2302399B1 (es) | 2005-04-28 | 2005-04-28 | Procedimiento y sistema para aplicar la realidad aumentada a la construccion para realizar tareas de replanteo y seguimiento de obra. |
Applications Claiming Priority (1)
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| ES200501043A ES2302399B1 (es) | 2005-04-28 | 2005-04-28 | Procedimiento y sistema para aplicar la realidad aumentada a la construccion para realizar tareas de replanteo y seguimiento de obra. |
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| ES2302399A1 ES2302399A1 (es) | 2008-07-01 |
| ES2302399B1 true ES2302399B1 (es) | 2009-05-08 |
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