ES2858148A1 - Equipo multipanel orientable para la calibracion de movimientos a partir de nubes de puntos obtenidas con "laser escaner terrestre (tls)" en campo - Google Patents
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Abstract
Equipo multipanel orientable para la calibración de movimientos a partir de nubes de puntos obtenidas con "Láser Escáner Terrestre (TLS)" en campo. El equipo está diseñado para la calibración de datos procedentes de nubes de puntos adquiridas con láser escáner terrestres (TLS) para medir desplazamientos en obras civiles mediante el doble escaneo en dos momentos diferentes. Adicionalmente, se requería la posibilidad de utilizar el equipo en condiciones reales, es decir, en campo. Se ha diseñado en aluminio para su mejor manejo y consta de dos piezas separables, como son un trípode estándar (común con la instrumentación de topografía) y un marco de aluminio dividido en dos partes iguales en las que se integran unos paneles móviles y un panel fijo con varias superficies de distintos colores y texturas.
Description
DESCRIPCIÓN
EQUIPO MULTIPANEL ORIENTABLE PARA LA CALIBRACIÓN DE MOVIMIENTOS
A PARTIR DE NUBES DE PUNTOS OBTENIDAS CON “LÁSER ESCÁNER
TERRESTRE (TLS)” EN CAMPO
Objeto de la invención
La presente invención se refiere a un equipo multipanel orientable para la calibración de movimientos a partir de nubes de puntos obtenidas con "Láser Escáner Terrestre (TLS)” en campo.
El equipo de la invención se utiliza para analizar la precisión de los TLS existentes en el mercado, en cuanto a la medida de desplazamientos entre dos nubes de puntos capturadas en dos momentos distintos entre los que se supone que ha habido un desplazamiento del objetivo. Se ha utilizado en la auscultación de movimientos en los paramentos de presas de hormigón.
El equipo de la invención se encuadra en el sector de la instrumentación topográfica y geomática de precisión. Más en concreto, dentro del subsector de los "láser escáner terrestres (TLS)”.
Antecedentes de la invención
Es conocida una publicación alemana que divulga un equipo para analizar la precisión de un láser escáner terrestre (TLS) en condiciones de laboratorio (interior de un laboratorio) y solamente de forma estática y no dinámica como en el equipo de la invención.
No se han encontrado equipos como el propuesto en la presente invención, de manera que después de consultarse bibliografía especializada (artículos científicos, de divulgación), e incluso la oferta de las empresas del sector, no habiéndose encontrado nada similar.
No obstante, se han encontrado tres publicaciones relacionadas que citan a continuación.
1. - “Aplicación del láser escáner terrestre (TLS) a la modernización de estructuras: precisión, exactitud y diseño de la adquisición de datos en casos reales”. ISBN/ISSN:0020-0883. Informes de la Construcción.
2. - “Estimating and Plotting TLS Midrange Precisions in Field Conditions: Application to Dam Monitoring”. ISBN/ISSN: 1735-0522. International Journal of Civil Engineering.
3. - Objective Specifications of Terrestrial Laserscanners - A Contribution of the Geodetic Laboratory at the Technische Universitat München.
El equipo del punto tres introduce un equipo para medidas con “láser escáner”, pero no permite orientarlo ni medir diferencias de distancias al panel objetivo.
Como consecuencia de la Tesis Doctoral “Auscultación de presas de hormigón con láser escáner terrestre y modelización de las deformaciones del paramento”, desarrollada por D. Luis Alberto Ramos Alcázar (UPM), se requirió un equipo que permitiera analizar la precisión de los TLS que se utilizan para medir desplazamientos de las obras civiles en campo.
Descripción de la invención
El equipo consta de un trípode estándar de instrumentación topográfica al que se le acopla un marco para alojar unos paneles móviles y un panel fijo. El marco dispone de dos zonas claramente diferenciadas: una superior y otra inferior.
La zona superior alberga cuatro paneles móviles con un tamaño ligeramente superior al DIN A4 con sendos dispositivos giratorios graduados, lo cual permite girar a los paneles móviles ángulos de 30°, 45°, 60° y 75°; donde el giro de los paneles móviles se realiza en coincidencia con unos ejes cilindricos solidarios a dichos paneles móviles.
En la zona inferior del marco se dispone el panel fijo que integra un área para adherir las diferentes superficies con propiedades específicas en lo que se refiere a textura y color. El equipo permite trabajar en campo, gracias a unos anclajes laterales que lo estabilizan frente al viento.
Como consecuencia de la disposición de los paneles móviles giratorios, podemos adquirir una primera nube de puntos en la posición directa de los paneles móviles y una segunda nube de puntos en la posición inversa de dichos paneles móviles. Dado que el diámetro del eje cilíndrico está calibrado, sabemos lo que se ha movido una nube respecto de la otra y por tanto al analizar ambas nubes de puntos obtendremos la precisión del escaneado.
Los paneles móviles incluyen una primera superficie y una segunda superficie opuesta a la primera superficie, de manera que la primera nube de puntos se adquiere en coincidencia con la primera superficie, y la segunda nube de puntos se adquiere en coincidencia con la segunda superficie de los paneles móviles. Además los ejes cilíndricos están en contacto tangencialmente con una de las dos superficies opuestas de los paneles móviles.
Los ejes cilíndricos sobre los que rotan los paneles móviles están calibrados. Dichos ejes cilíndricos disponen de diferentes diámetros, de manera que en una realización de la invención se disponen cuatro paneles móviles y sus ejes cilíndricos tienen unos diámetros de 10 mm, 8 mm, 6 mm y 4 mm. De esta forma es posible asegurar movimientos de estas mismas magnitudes y poder calibrar el TLS.
Los paneles móviles giratorios permiten girar cualquier magnitud angular, y están indicadas; estando preestablecidos, por ejemplo, giros de 30°, 45°, 60° y 75°.
En una realización de la invención, los paneles móviles, el panel fijo y el marco están fabricados con un material de aluminio, sin descartar otros materiales.
Cabe señalar que el equipo de la invención que se propone presenta dos innovaciones con respecto a la publicación alemana citada en el apartado precedente de los antecedentes.
Una primera innovación en la que se ha introducido la posibilidad de calibrar el movimiento del conjunto del marco (que integra los diversos paneles) para capturar datos a dos distancias diferentes y comprobar que el TLS es capaz de registrar el movimiento (captura dinámica en vez de estática).
Una segunda innovación en la que se ha incorporado un sistema de anclaje para que el equipo tenga estabilidad en el exterior (ensayos en campo).
Así pues, se destaca que en la actualidad no hay equipos que resuelvan simultáneamente el problema de analizar la precisión de un láser escáner y la posibilidad de registrar movimientos milimétricos para comprobar la precisión del TLS.
A continuación, para facilitar una mejor comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante de la misma, se acompaña una serie de figuras en las que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la invención.
Breve descripción de los dibujos
Figura 1.- Muestra una vista en perspectiva del equipo multipanel orientable para la calibración de movimientos a partir de nubes de puntos obtenidas con "Láser Escáner Terrestre (TLS)” en campo, objeto de la invención.
Figura 2.- Muestra una vista en planta del equipo multipanel de la invención.
Figura 3.- Muestra un detalle ampliado de lo representado en la figura 3, donde se destaca un sistema de graduación para controlar el posicionamiento angular de unos paneles móviles.
Figura 4.- Muestra una vista en planta de un panel móvil que forma parte del equipo de la invención.
Las referencias numéricas que se muestran en las figuras son las siguientes.
1. Marco de aluminio con dos zonas de trabajo.
2. Anclajes laterales para estabilización frente al viento en campo.
3. Eje cilindrico calibrado (posibles diámetros 10 mm, 8 mm, 6 mm y 4 mm) para asegurar un movimiento fijado a esas mismas magnitudes. Además, sirve de mecanismo para giro de los paneles móviles.
3a Parte roscada del eje cilindrico.
4. Paneles móviles giratorios.
4a Superficies de los paneles móviles.
4b Superficies de los paneles móviles.
5. Panel fijo. Sirve para calibrar la reflexión de la onda en diferentes texturas y colores.
5a Superficies del panel fijo.
6. Trípode estándar (común a los instrumentos topográficos habituales).
7. Conexión roscada.
8. Elementos de tuerca.
9. Placas graduadas.
Descripción de una realización preferida
Considerando la numeración adoptada en las figuras, el equipo multipanel orientable para la calibración de movimientos a partir de nubes de puntos obtenidas con "Láser Escáner Terrestre (TLS)” en campo, comprende un marco (1) de aluminio con dos zonas de trabajo: una superior y otra inferior; donde en la zona superior se disponen cuatro paneles móviles (4) que integran pares de superficies (4a), (4b) opuestas y en la zona inferior se dispone un panel fijo (5) que incluye diferentes superficies (5a) con propiedades específicas en lo que se refiere a texturas y colores.
Los paneles móviles (4) están acoplados en unos ejes cilindricos (3) calibrados, en coincidencia con los cuales pueden girar dichos paneles móviles (4) para poder situarlos de forma estable en diferentes posiciones angulares controladas. Dichos ejes cilindricos (3) están dispuestos en direcciones verticales y tienen unos diámetros de 10 mm., 8 mm., 6 mm. y 4 mm; donde durante el giro se movilizan solidariamente el cada conjunto de panel móvil 4 y eje cilindrico 3.
El equipo de la invención incluye además un trípode (6) sobre el que está sustentado el marco (1) con sus paneles móviles (4) y panel fijo (5) que integra las diferentes superficies (5a); donde dicho marco (1) se fija al trípode (6) mediante una conexión roscada (7).
El equipo incluye unos anclajes laterales (2) configurados para estabilizar el conjunto del marco (1) y el trípode (6) en una posición fija.
Con esta disposición descrita, las diversas superficies (4a) de los paneles móviles (4) y las diversas superficies (5a) del panel fijo (5), están configuradas para reflejar la onda lanzada por el láser escáner terrestre (TLS), de forma que estas ondas reflejadas por dichas superficies (4a), (5a), son recibidas por el instrumento láser escáner para su tratamiento y estudio. Analizados los datos, los resultados permiten calcular la precisión del láser escáner.
Por otra parte, el equipo de la invención dispone de la posibilidad de variar, de forma precisa, la distancia medida y comprobar su grado de precisión. El equipo de la invención se ha diseñado para que pueda ser utilizado en campo.
Por ejemplo para variar de forma precisa la distancia medida se pueden situar uno o varias paneles móviles (4) en diferentes posiciones angulares controladas y tomar la distancia medida en cada una de dichas posiciones angulares; todo ello manteniendo el conjunto del marco (1) (que integra los diversos paneles (4), (5)) en una posición fija estática asegurada mediante los anclajes laterales (2) y la conexión roscada (7).
Unas porciones superiores de los ejes cilíndricos (3) articulan en unos orificios pasantes del marco (1), de forma que unas partes roscadas (3a) de dichas porciones superiores de los ejes cilíndricos (3) sobresalen por fuera de un tramo superior del marco (1), a la vez que en dichas partes roscadas (3a) están acoplados unos elementos de tuerca (8) para poder fijar de forma estable y segura cada posición angular de los paneles móviles (4).
Entre los elementos de tuerca (8) y el tramo superior del marco (1) se ubican unas placas graduadas (9) para poder colocar y controlar con precisión la posición angular de los paneles móviles (4).
En una realización de la invención, el marco tiene unas dimensiones de 93 cm. x 71,4 cm.; los paneles móviles 4 unas dimensiones de 22,1 cm. x 29,7 cm.; y el panel fijo con sus diferentes superficies tiene unas dimensiones de 93 cm. x 35,7 cm.
Claims (1)
1.- Equipo multipanel orientable para la calibración de movimientos a partir de nubes de puntos obtenidas con “Láser Escáner Terrestre (TLS)” en campo, caracterizado por que:
- comprende un trípode (6), unos anclajes laterales (2) y un marco (1) con dos zonas de trabajo: una superior y otra inferior; donde en la zona superior se disponen varios paneles móviles (4) que integran pares de superficies opuestas (4a), (4b) y en la zona inferior del marco (1) se dispone un panel fijo (5) que incluye diferentes superficies (5a) con propiedades específicas en lo que se refiere a texturas y colores;
- los paneles móviles (4) están acoplados en unos ejes cilíndricos (3) calibrados, en coincidencia con los cuales pueden girar dichos paneles móviles (4) para poder situarlos de forma estable en diferentes posiciones angulares controladas;
- el trípode (6) constituye el soporte del marco (1) con sus paneles móviles (4) y panel fijo (5), mientras que los anclajes laterales (2) están configurados para estabilizar el conjunto del marco (1) y el trípode (6) en una posición fija.
2 - Equipo multipanel orientable para la calibración de movimientos a partir de nubes de puntos obtenidas con “Láser Escáner Terrestre (TLS)” en campo, según la reivindicación 1, caracterizada por que los ejes cilíndricos (3) tienen diferentes diámetros.
3 - Equipo multipanel orientable para la calibración de movimientos a partir de nubes de puntos obtenidas con “Láser Escáner Terrestre (TLS)” en campo, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los ejes cilíndricos (3) incluyen unas porciones superiores que articulan en unos orificios pasantes del marco (1); donde unas partes roscadas (3a) de dichas porciones superiores de los ejes cilíndricos (3) sobresalen por fuera de un tramo superior del marco (1); y donde en dichas partes roscadas (3a) están acoplados unos elementos de tuerca (8) para poder fijar de forma estable y segura cada posición angular de los paneles móviles (4).
4 - Equipo multipanel orientable para la calibración de movimientos a partir de nubes de puntos obtenidas con “Láser Escáner Terrestre (TLS)” en campo, según la reivindicación 3 caracterizado por que entre los elementos de tuerca (8) y el
tramo superior del marco (1) se ubican unas placas graduadas (9) para poder colocar con precisión la posición angular de los paneles móviles (4).
5 - Equipo multipanel orientable para la calibración de movimientos a partir de nubes de puntos obtenidas con “Láser Escáner Terrestre (TLS)” en campo, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que marco (1) se fija al trípode (6) mediante una conexión roscada (7).
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