ES2394825B2 - Cruceta auxiliar plegable con sistema de nivelación para rectificación en procedimientos de inspección básica de puentes de fábrica. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere al desarrollo de una herramienta auxiliar de rectificación consistente en una cruceta ligera, plegable y estable métricamente para que sirva como herramienta portadora de puntos de control, cuya posición es calibrada en laboratorio, y se sujeta mediante un sistema de nivelación. Esta invención se desarrolla para que pueda ser utilizada en procedimientos de obtención de métrica real durante la ejecución de inspección de estructuras, mediante rectificación fotogramétrica.

Description

CRUCETA AUXILIAR PLEGABLE CON SISTEMA DE NIVELACIÓN PARA RECTIFICACIÓN EN PROCEDIMIENTOS DE INSPECCIÓN BÁSICA DE

PUENTES DE FÁBRICA

5 ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los sistemas de medición basados en fotogrametría permiten la obtención de nubes de puntos con coordenadas espaciales de la superficie de objetos para posteriormente obtener modelos tridimensionales de los mismos. La Sociedad Internacional de Fotogrametría y Sensores Remotos (ISPRS) define la fotogrametría, como la ciencia de realizar mediciones e interpretaciones confiables por medio de las fotografias, para de esta manera obtener características métricas y geométricas (dimensión, forma y posición) del objeto fotografiado.

15 A lo largo del último siglo esta técnica ha resultado de gran utilidad en aplicaciones como la arquitectura, ingeniería civil, conservación del patrimonio, geodesia, e incluso en industrias como la naval o aeronáutica.

El registro de un objeto tridimensional en una imagen plana conlleva una pérdida de información, dado que las coordenadas de un punto en el espacio 20 (definidas por tres componentes) se reducen a coordenadas bidimensionales en el plano de la imagen. En consecuencia, para realizar el proceso inverso, de reconstrucción de forma y tamaño de los objetos espaciales a partir de imágenes o fotografias, es necesario reconstruir el proceso óptico que ha dado lugar a la impresión de las imágenes. Este proceso se conoce como proceso fotogramétrico y se

25 divide en dos fases diferenciadas: orientación interna y orientación externa. La primera consiste en la reconstrucción del sistema perspectivo de la cámara y el segundo, permite situar el en espacio todos los componentes del sistema (objeto, cámaras y sistemas perspectivo). A pesar de la elevada calidad de las medidas generadas mediante este 30 procedimiento, en determinados casos resulta inoperativo dada las necesidades de software y tiempo de procesamiento. Cuando se pretende medir un objeto cuya geometría se aproxima a formas planas, el proceso de reconstrucción de geometría puede simplificarse a entidades bidimensionales. En este sentido, mediante un

proceso de ortorectificación de imágenes es posible transformar el sistema perspectivo cónico, que da lugar a la impresión de una imagen, hacia una proyección ortogonal del objeto, adquiriendo así las propiedades métricas de un plano 2D.

Matemáticamente esa transformación se consigue cuando las coordenadas 2D

5 de cuatro puntos, no alineados, del objeto plano son conocidas. La calidad en la determinación de las coordenadas es fundamental para la correcta ejecución de la transformación. En la mayoría de los casos, la medición de esos puntos de control se realiza por medio de equipos de medición óptica, sin embargo, existen otras circunstancias en las que el empleo de esa instrumentación se vuelve inoperativa. Surge, por tanto, la necesidad de desarrollar un dispositivo que garantice el conocimiento de las coordenadas de los puntos de control en campo con la adecuada precisión métrica pero que también pueda ser fácilmente transportable.

Un ejemplo de aplicación donde se requieren dispositivos de adquisición métrica precisos y al mismo tiempo de fácil y rápido manejo son los trabajos de

15 inspección de estructuras. En particular, en el caso de los puentes de mampostería este procedimiento resulta especialmente útil en los trabajos de inspección básica, dado el reducido tiempo para la medición, la escasa formación en técnicas geomáticas de los operarios y la limitación presupuestaria para la ejecución de las tareas de la inspección.

20 En la presente patente se muestra un dispositivo plegable y fácilmente transportable para ser utilizado como herramienta auxiliar de ortorectificación de imágenes durante los trabajos de inspección básica de puentes de mampostería. Mediante la presente herramienta, será posible llevar a cabo un proceso que permita extraer geometría real de los alzados de puentes de mampostería para ser utilizada en

25 los procesos de análisis estructural de las obras de paso.

DESCRIPCION DE LA INVENCION

La cruceta auxiliar de rectificación permite la realización de un proceso de rectificación de imagen digital a partir de la identificación de sus puntos de control, previamente calibrados en laboratorio. El diseño aquí planteado permite que los puntos de control mantengan una posición relativa entre ellos prácticamente idéntica a la posición que mantenían en el momento que son calibrados en laboratorio. De esta manera se garantiza una mayor precisión en la obtención de los resultados métricos de la estructura de estudio.

El diseño de una herramienta auxiliar de rectificación, evita que equipos de medición óptica de elevado coste, y cuyo manejo requiere de conocimientos avanzados de geomática, deban ser utilizados para la obtención de las coordenadas de los puntos de control necesarios en un proceso de rectificación fotogramétrica.

Además, la herramienta auxiliar a utilizar durante los trabajos de inspección básica de puentes de arco de fábrica debe cumplir tres condiciones fundamentales adicionales: maximización del espacio abarcado por los puntos de control, facilidad de montaje y plegado, y adecuadas condiciones ergonómicas para el operario inspector.

Para garantizar la mayor dispersión de los puntos de control insertados en el dispositivo se han barajado las máximas distancias admisibles de transporte dentro de un vehículo convencional. En consecuencia, el dispositivo auxiliar de rectificación, una vez montado, ocupa una superficie de 2 m en dimensión horizontal y 1,4 1 m en dimensión vertical. Los puntos de control se basan en dianas circulares reflectantes en color blanco adheridas a una placa de polietileno negro. De este modo se acentúa al máximo el contraste entre diana y fondo de cara al óptimo funcionamiento de la algorítmica de visión computacional desarrollada para la detección automática del centro de la diana.

Para optimizar la ergonomía de la cruceta, su montaje se ha ejecutado a base de barras aligeradas de aluminio, de manera que, por un lado disminuye la masa del dispositivo, y por otro, aumenta la rigidez y resistencia a deformaciones causadas por la propia carga del dispositivo (principalmente flexión de las barras). Además las propiedades mecánicas, así como el coeficiente de dilación térmica del material,

garantizan una despreciable variación métrica entre puntos de control en condiciones

atmosféricas normales.

Dada la superficie abarcada por la herramienta en funcionamiento, ésta debe

disponer de un mecanismo que permita su plegado durante el transporte de la misma.

5

En esta situación, una de las principales ventajas del dispositivo se basa en un

mecanismo de plegado que consiste en dos contactos articulados entre tres barras

que, en consecuencia, trabajan a modo de "Z". Para dar rigidez al sistema de barras,

una cuarta barra conecta los brazos libres de las barras superior e inferior y zona de

intersección con la barra diagonal, mediante pernos pasantes con resorte. Finalmente,

1O

la utilización de estos pernos de resorte agiliza los tiempos de montaje de la citada

herramienta.

Para asegurar la correcta nivelación de la métrica obtenida en el proceso de

inspección de puentes, se ha diseñado un sistema de nivelación para cruceta. Al igual

que los demás componentes del dispositivo, éste se basa en la premisa de fácil

15

transporte y agilidad de montaje. Posee dos barras de sujeción del sistema que antes

de montarlas son planas, ocupando un espacio muy reducido. Cuando se colocan

sobre la estructura (pretil o barandilla del puente) con una separación adecuada se

regulan mediante tres tornillos: el primero es vertical y nivela en la dirección

principal de la estructura; posteriormente con sendos tornillos perpendiculares al

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pretil se regula la nivelación en la dirección transversal del puente. Finalmente,

bastará con colgar la cruceta de rectificación del dispositivo de nivelación.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

25

Para una mejor comprensión de cuanto queda descrito en la presente

memoria, se acompañan los siguientes dibujos.

La figura 1 muestra el dispositivo de rectificación completamente montado y

sujeto por el sistema de nivelación. Las siguientes figuras muestran los diferentes

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elementos del sistema.

La figura 2 muestra la cruceta de rectificación plegada, tal y como se

colocaría para su transporte con los cuatro puntos de control (4). La figura 3 presenta

la cruceta completamente desplegada y preparada para ser insertada en el sistema de

nivelación. La figura 4 muestra el sistema de nivelación con los tres tomillos de nivelación (1), dos pasadores de ajuste al espesor de pretil (2) y la barra de nivel (3). La figura 5 muestra la barra de nivel (3) con muescas de encaje (4) sobre las barras principales del sistema de nivelación y los niveles lineales (5) en las dos direcciones principales del puente.

A

La cruceta auxiliar plegable con sistema de nivelación para rectificación en procedimientos de inspección básica de puentes de fábrica posee una estructura preferentemente de barras aligeradas de aluminio para garantizar la estabilidad dimensional del sistema, de manera que las posibles variaciones dimensionales sean despreciables frente a las características metro lógicas del sistema de medida. Además, este material es el más indicado para minimizar el peso del sistema garantizando al mismo tiempo la estabilidad estructural del mismo. Para garantizar que la cruceta pueda plegarse para su transporte, ésta irá articulada en dos de sus extremos (Figura 2) mediante tomillos fijos que permitan articulación. Para fijar la posición de las barras de aluminio en la posición desplegada (figura 3) una cuarta barra unirá los extremos sueltos de la cruceta mediante pernos pasantes de resorte, de modo que se agilizan las labores de montaje de la cruceta.

En los cuatro extremos de la cruceta se fijan cuatro puntos de control (4), fabricados preferentemente en placas de polietileno negro debido a su estabilidad métrica, sobre las que se adhieren dianas reflectante s en color blanco con forma circular. Esta disposición geométrica garantiza un contraste suficiente entre diana y fondo, lo que optimiza el funcionamiento de la algorítmica de visión computacional desarrollada para la detección automática del centro de las dianas.

La cruceta de rectificación es sujetada por un sistema de nivelación desmontable y de fácil transporte, realizada ,preferentemente también a base de barras aligeradas de aluminio (figura 4) sobre las que se encaja una barra de nivel en dos direcciones (3). Para conseguir la nivelación del sistema de forma sencilla se utilizan unos tomillos de nivelación (1) fabricados preferentemente en acero inoxidable, lo que garantiza su resistencia y durabilidad.

Claims (3)

1. REIVINDICACIONES

   1. Cruceta plegable para rectificación de imágenes en trabajos de inspección básica de puentes de fábrica caracterizada por comprender dos barras en las que se sitúan en 5 ambos extremos dos puntos de control que están unidas por otras dos barras conectoras por extremos opuestos, siendo extraíble una de las barras conectoras lo que permite el plegamiento para adoptar forma de "z", una de las barras que contiene los puntos de control está conectada con un sistema de nivelación desmontable formado por dos barras equipadas con tornillos de nivelación unidas

   1 O por una barra de nivel en dos direcciones.
2. 2. Cruceta plegable para rectificación de imágenes en trabajos de inspección básica de puentes de fábrica, según reivindicación 1, que se caracteriza porque los puntos de control tienen forma de diana circular reflectante sobre una placa de color negro. Cruceta plegable para rectificación de imágenes en trabajos de inspección básica de

   15 puentes de fábrica, según reivindicaciones 1-2, que se caracteriza por disponer de pernos pasantes con resorte para la sujeción de la barra extraíble.
3. 4. Cruceta plegable para rectificación de imágenes en trabajos de inspección básica de puentes de fábrica, según reivindicaciones 1-3, que se caracteriza porque las barras que forman el sistema de nivelación están equipadas con 3 tornillos de nivelación

   20 (1) Y un pasador de ajuste al espesor del pretil (2).