ES2897374T3 - Método de calibración de un medidor de desviación de nivelación informatizado - Google Patents

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Abstract

Método de calibración de un medidor (11) de desviación de nivelación (LOM) para calcular la desviación angular entre un plano paralelo al LOM y un plano de referencia predeterminado, comprendiendo el LOM (11) un nivel (2) de burbuja de ojo de buey que tiene una burbuja en el mismo, y un procesador (202) acoplado operativamente a un generador (4) de imágenes, caracterizado porque el método comprende: captar (603), mediante el generador (4) de imágenes, una pluralidad de imágenes del nivel (2) de burbuja, estando asociada la pluralidad de imágenes con una pluralidad respectiva de desviaciones angulares conocidas, capturándose cada imagen mientras el LOM (11) está orientado con respecto al plano de referencia predeterminado con la desviación angular conocida asociada con la imagen; en el que se obtienen dichas desviaciones angulares conocidas diferentes estableciendo el LOM (11) en una mesa o superficie móvil que puede inclinarse con diversos grados de cabeceo y/o balanceo y que permite una medición precisa de los ángulos de inclinación; calcular, mediante el procesador (202), con respecto a cada imagen, una distancia de píxel desde el centro de burbuja hasta un píxel de desviación cero predeterminado, obteniendo de ese modo con respecto a la pluralidad de imágenes una pluralidad de distancias de píxel, estando asociada cada distancia de píxel con una desviación angular conocida; ajustar (303), mediante el procesador (202), una función a una pluralidad de pares de valores, comprendiendo cada par de valores una distancia de píxel y su desviación angular conocida asociada, pudiéndose usar dicha función para mapear una nueva distancia de píxel obtenida con respecto a una nueva imagen para una desviación angular correspondiente entre un plano paralelo al LOM (11) y el plano de referencia predeterminado; y almacenar la función en una memoria (200).

Description

DESCRIPCIÓN
Método de calibración de un medidor de desviación de nivelación informatizado
Campo de la invención
El objeto dado a conocer ahora se refiere a un medidor de desviación de nivelación digital informatizado y, más particularmente, a calibrar un medidor de desviación de nivelación digital informatizado.
Antecedentes
La medición de la desviación angular entre dos planos es importante en varios campos de aplicación. Los medidores de nivelación tales como el nivel de burbuja, consisten en una burbuja atrapada en un líquido y sellada en un receptáculo de vidrio o plástico transparente, se usan normalmente para proporcionar una indicación visual de la posición de nivel. Un nivel de ojo de buey, en el que el receptáculo tiene normalmente forma de disco con una superficie superior ligeramente convexa, es una forma particular de nivel de burbuja usada para medir la posición de nivel en dos dimensiones, por ejemplo, cabeceo y balanceo. Tales dispositivos pueden presentarse con una marca de graduación inscrita que puede mostrar la desalineación con una resolución de hasta un grado. Sin embargo, estos instrumentos proporcionan sólo una indicación visual de posición de nivel relativa, por ejemplo, para alinear dispositivos y estructuras con respecto a un plano horizontal o vertical, y no son adecuados para aplicaciones que requieren una determinación fiable de desviación angular real en fracciones de grados. Los inclinómetros de tipo MEMS (tal como los dispositivos analógicos ADIS162097) pueden proporcionar tales precisiones, pero con un alto coste de varios miles de dólares.
En la técnica convencional se han reconocido problemas de la determinación fiable de una desviación angular con respecto a uno o más planos y se han desarrollado diversas técnicas para proporcionar soluciones, por ejemplo: la patente estadounidense n.° 4.942.668 da a conocer un inclinómetro digital para detectar la orientación angular de una estructura que incluye un disco de codificación rotatorio en el que está montado un sensor de inclinación horizontal. El inclinómetro mide electrónicamente, mediante índices angulares en el disco de codificación, la diferencia entre la orientación angular del dispositivo y una orientación horizontal. En otra realización, se hace rotar el disco de codificación mediante un motor paso a paso y el número de etapas se cuenta electrónicamente para determinar la orientación angular. El inclinómetro tiene un elemento de visualización digital.
La patente estadounidense n.° 5.180.986 da a conocer un sensor de dos ejes que se proporciona para detectar el movimiento angular con respecto a cualquiera de dos ejes perpendiculares mutuamente. El dispositivo incluye un sensor de dos ejes que comprende un electrodo común dirigido hacia arriba, con forma esférica, un elemento aislante dirigido hacia arriba con forma esférica espaciado de manera uniforme del electrodo común para formar una cavidad entre los mismos, estando sellados el electrodo común y el elemento aislante entre sí alrededor de periferias respectivas de los mismos, con un fluido dieléctrico contenido en la cavidad, estando proporcionados una pluralidad de electrodos de detección en un lado inferior del elemento aislante, estando formados los electrodos de detección por un recubrimiento superficial conductor aplicado de manera selectiva en el lado inferior, y medios para detectar variaciones en la capacitancia proporcional al movimiento del sensor con respecto a cada uno de dos ejes perpendiculares mutuamente a causa del movimiento del fluido dieléctrico dentro de la cavidad.
La solicitud de patente internacional n.° PCT/IL2016/050269 da a conocer un medidor de desviación de nivelación (LOM) que incluye un nivel de burbuja que tiene una o más burbujas adaptadas para el movimiento en dos planos mutuamente ortogonales. Un generador de imágenes configurado para generar imágenes de la una o más burbujas y almacenar datos de imágenes correspondientes. Un procesador/CPU acoplado al generador de imágenes y que responde a los datos de imagen para determinar desviaciones angulares respectivas a la vertical de la burbuja en dos planos horizontales mutuamente ortogonales, y medios para transmitir las desviaciones angulares hasta una unidad de visualización.
El documento JP2013250189 A da a conocer un sistema de monitorización para determinar si la inclinación de una superficie ha cambiado más de un ángulo predeterminado. El método en el mismo incluye captar y almacenar una pluralidad de imágenes de la burbuja tomadas con diferentes ángulos de inclinación para determinar los valores de píxel de la posición actual de la burbuja.
Las referencias citadas anteriormente enseñan información de antecedentes que pueden aplicarse al objeto dado a conocer ahora. Por tanto, los contenidos completos de estas publicaciones se incorporan como referencia en el presente documento cuando proceda para enseñanzas apropiadas de detalles, características adicionales o alternativas y/o antecedentes técnicos
Descripción general
Según un aspecto de la invención se proporciona un método según la reivindicación 1.
Además de las características anteriores, el procesador según este aspecto del objeto dado a conocer ahora puede comprender una o más de las características (i) a (ix) enumeradas a continuación, en cualquier combinación o permutación deseada que sea técnicamente posible:
(i) la distancia de píxel comprende una distancia de píxel x y una distancia de píxel y;
(ii) la desviación angular comprende una desviación de cabeceo y una desviación de balanceo;
(iii) una primera función se ajusta a una primera pluralidad de pares de valores, comprendiendo cada par de valores en la primera pluralidad de pares de valores una distancia de píxel x y una desviación de cabeceo correspondiente;
(iv) una segunda función se ajusta a una segunda pluralidad de pares de valores, comprendiendo cada par de valores en la segunda pluralidad de pares de valores una distancia de píxel y y una desviación de balanceo correspondiente;
(v) el píxel de desviación cero se determina usando una pluralidad de imágenes de la burbuja captadas mediante el generador de imágenes mientras se hace rotar el medidor de desviación de nivelación a lo largo de un eje de rotación ortogonal al plano de referencia predeterminado;
(vi) la pluralidad de imágenes se capta con una pluralidad respectiva de grados de rotación;
(vii) para cada imagen, se determina un primer par de valores indicativos de las coordenadas de píxel del píxel más cercano al centro de burbuja;
(viii) se determina un segundo par de valores basándose en una pluralidad de primeros pares de valores, e indicativos de un punto medio de todos los primeros pares de valores; y
(ix) el píxel que tiene coordenadas de píxel correspondientes al segundo par de valores se selecciona como el píxel de desviación cero.
Según otro aspecto de invención se proporciona un procesador según la reivindicación 5.
Este aspecto del objeto dado a conocer puede comprender una o más de características (i) a (ix) enumeradas anteriormente con respecto al procesador, cambiando lo que se deba cambiar, en cualquier combinación o permutación deseada que sea técnicamente posible.
Según otro aspecto de la invención se proporciona un producto de programa informático según la reivindicación 9. Este aspecto del objeto dado a conocer puede comprender una o más de las características (i) a (ix) enumeradas anteriormente con respecto al sistema cambiando lo que se deba cambiar, en cualquier combinación o permutación deseada que sea técnicamente posible.
Entre las ventajas de determinadas realizaciones del objeto dado a conocer ahora está la capacidad de medir de manera precisa las desviaciones angulares en fracciones de grados.
Entre las ventajas adicionales de determinadas realizaciones del objeto dado a conocer ahora es la capacidad de medir de manera precisa desviaciones angulares en fracciones de grados usando hardware de relativamente bajo coste en comparación con el hardware de la técnica anterior.
Breve descripción de los dibujos
Con el fin de comprender la invención y observar cómo puede llevarse a cabo en la práctica, se describirán realizaciones, a modo de ejemplos no limitativos, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 ilustra un diagrama esquemático de un medidor de desviación de nivelación (LOM) según determinadas realizaciones del objeto dado a conocer ahora;
la figura 2 ilustra a diagrama de bloques funcional de una unidad de procesamiento de un LOM según determinadas realizaciones del objeto dado a conocer ahora;
la figura 3 ilustra a diagrama de fujo generalizado de la calibración de un LOM según determinadas realizaciones del objeto dado a conocer ahora;
la figura 4 ilustra una imagen captada mediante el generador de imágenes de un LOM según determinadas realizaciones del objeto dado a conocer ahora;
la figura 5 ilustra una distancia de píxel según determinadas realizaciones del objeto dado a conocer ahora; la figura 6 ilustra un diagrama de flujo generalizado de la determinación de un píxel de desviación cero según determinadas realizaciones del objeto dado a conocer ahora;
la figura 7A ilustra un conjunto de puntos de datos correspondientes a los centros de burbuja de un conjunto de imágenes según determinadas realizaciones del objeto dado a conocer ahora;
la figura 7B ilustra un punto medio del conjunto de puntos de datos mostrados en la figura 7A según determinadas realizaciones del objeto dado a conocer ahora; y
la figura 8 ilustra un diagrama de flujo generalizado del cálculo de una desviación angular que usa el LOM según determinadas realizaciones del objeto dado a conocer ahora.
Descripción detallada
En la siguiente descripción detallada, se exponen diversos detalles específicos con el fin de proporcionar una comprensión minuciosa de la invención. Sin embargo, los expertos en la técnica comprenderán que el objeto dado a conocer ahora puede ponerse en práctica sin estos detalles específicos. En otros casos, métodos, procedimientos, componentes y circuitos bien conocidos no se han descrito en detalle para no ocultar el objeto dado a conocer ahora.
A menos que se indique específicamente lo contrario, tal como es evidente a partir de los siguientes comentarios, se aprecia que en toda la memoria descriptiva los comentarios que utilizan términos tales como “procesar”, “calcular”, “seleccionar”, “captar”, “transformar”, “mapear”, “determinar”, “almacenar”, “ajustar” o similares, se refieren a la(s) acción(s) y/o procesos(s) de un ordenador que manipulan y/o transforman datos en otros datos, estando representados dichos datos como magnitudes físicas, tales como electrónicas, y/o representando dichos datos los objetos físicos. El término “ordenador” debe interpretarse de manera amplia para cubrir cualquier tipo de dispositivo electrónico basado en hardware con capacidades de procesamiento de datos que incluye, a modo de ejemplo no limitativo, la unidad de procesamiento dada a conocer en la presente solicitud.
Los términos “memoria no transitoria” y “medio de almacenamiento no transitorio” usados en el presente documento deben interpretarse de manera amplia para cubrir cualquier memoria informática volátil o no volátil adecuada para el objeto dado a conocer ahora.
Las operaciones según las enseñanzas en el presente documento pueden realizarse mediante un ordenador construido especialmente para los fines deseados o mediante un ordenador de uso general configurado especialmente para el fin deseado mediante un programa informático almacenado en un medio de almacenamiento legible por ordenador no transitorio.
El término “desviación angular” usado en esta memoria descriptiva de patente debe interpretarse de manera amplia para cubrir a distancia angular de dos ángulos (por ejemplo, cabeceo y balanceo) entre dos planos no paralelos. El término “plano de referencia predeterminado” usado en esta memoria descriptiva de patente debe interpretarse de manera amplia para cubrir el plano de base (o cualquier plano paralelo al mismo) con respecto al que se calculan todas las desviaciones angulares.
El término “plano horizontal” usado en esta memoria descriptiva de patente debe interpretarse de manera amplia para cubrir el plano (o cualquier plano paralelo al mismo) perpendicular a la fuerza gravitacional local de la Tierra. El término “distancia de píxel” usado en esta memoria descriptiva de patente debe interpretarse de manera amplia para cubrir una distancia (en píxeles) entre dos píxeles dados en una imagen, y, a menos que se indique lo contrario, debe comprenderse que comprende simultáneamente tanto una componente de píxel x como una componente de píxel y, correspondientes a la distancia horizontal y distancia vertical entre los dos píxeles, respectivamente.
El término “calibrar”, y modificaciones del mismo, usado en esta memoria descriptiva de patente debe interpretarse de manera amplia para cubrir la generación de una función (que incluye dos o más funciones independientes) para transformar una distancia de píxel en una desviación angular correspondiente.
Las realizaciones del objeto dado a conocer ahora no se describen con referencia a ningún lenguaje de programación particular. Se apreciará que puede usarse una variedad de lenguajes de programación para implementar las enseñanzas del objeto dado a conocer ahora tal como se describe en el presente documento. Teniendo esto en cuenta, se llama la atención sobre la figura 1 que ilustra una vista lateral transparente de un medidor (11) de desviación de nivelación (LOM) según determinadas realizaciones del objeto dado a conocer ahora. El LOM ilustrado incluye un nivel (2) de burbuja de ojo de buey que comprende una burbuja y fluido circundante, una fuente (1) luminosa adaptada para iluminar el nivel de burbuja, un generador (4) de imágenes (por ejemplo una camera) adaptada para captar imágenes digitales del nivel de burbuja que incluye la burbuja y al menos algo del fluido circundante, una unidad (8) de procesamiento configurada para ejecutar una serie de instrucciones legibles por ordenador que incluyen, entre otros, instrucciones para procesar imágenes captadas mediante el generador (4) de imágenes, tal como se detallará adicionalmente a continuación con referencia a las figuras 3, 6 y 8.
El LOM (11) incluye además una unidad (10) de visualización configurada para emitir datos que incluyen, entre otros, desviaciones angulares calculadas mediante la unidad (8) de procesamiento, y una fuente (12) de alimentación configurada para suministrar potencia a uno o más componentes del LOM (11). En determinadas realizaciones, el LOM puede incluir además una unidad de entrada (no mostrada) configurada para aceptar una entrada de usuario.
La figura 2 ilustra un diagrama de bloques funcional generalizado del LOM (11) según determinadas realizaciones del objeto dado a conocer ahora. La unidad (8) de procesamiento está acoplada operativamente a cada uno de fuente (1) luminosa, generador (4) de imágenes, unidad (10) de visualización. En determinadas realizaciones, la unidad (8) de procesamiento también puede estar acoplada operativamente a una unidad de entrada (no mostrada). En determinadas realizaciones, la unidad (8) de procesamiento comprende un procesador (202) acoplado operativamente a una memoria (200). El procesador (202) puede ser, por ejemplo, un microprocesador, un microcontrolador, un circuito integrado, sistema en un chip, o cualquier otro dispositivo o módulo informático. La memoria (200) puede ser, por ejemplo, una memoria legible por ordenador volátil o no volátil configurada para almacenar datos que incluyen, entre otros, ajustes de configuración, parámetros de calibración y/o imágenes (que incluyen datos referidos a los mismos y/o derivados de los mismos).
Tal como se detallará adicionalmente con referencia a las figuras 3, 6 y 8, el procesador (202) puede estar configurado para ejecutar varios módulos funcionales según instrucciones legibles por ordenador implementadas en un medio de almacenamiento legible por ordenador no transitorio. Tales módulos funcionales se denominan a continuación en el presente documento como comprendidos en el procesador. En determinadas realizaciones, el procesador (202) puede comprender un módulo (204) de calibración configurad para calibrar el LOM (11), tal como se detallará adicionalmente a continuación con referencia a las figuras 3 y 6. El procesador (202) puede comprender además un módulo (206) de medición configurado para calcular desviaciones angulares, tal como se detallará adicionalmente a continuación con referencia a la figura 8.
Se observa que las enseñanzas del objeto dado a conocer ahora no están vinculadas por el LOM descrito con referencia a las figuras 1-2. Una funcionalidad equivalente y/o modificada puede consolidarse y dividirse de otra manera y puede implementarse en cualquier combinación apropiada de software con firmware y/o hardware y ejecutarse en un dispositivo adecuado.
La figura 3 ilustra un diagrama de flujo generalizado de la calibración del LOM según determinadas realizaciones del objeto dado a conocer ahora. En la descripción a continuación, se hace referencia a calibrar el LOM para calcular desviaciones angulares en dos dimensiones, es decir cabeceo y balanceo, sin embargo, los expertos en la técnica apreciarán fácilmente que el LOM también puede calibrarse para medir una desviación angular de una dimensión, es decir o bien cabeceo o bien balanceo, mediante una modificación ordinaria de las etapas detalladas a continuación. En determinadas realizaciones, la unidad (8) de procesamiento activa la fuente (1) luminosa haciendo de ese modo que el nivel (2) de burbuja se ilumine y, simultáneamente o al mismo tiempo, activa el generador (4) de imágenes haciendo que el generador de imágenes comience a captar (301) una pluralidad de imágenes del nivel de burbuja iluminado. Cada imagen se capta mientras el LOM está orientado espacialmente con una desviación angular conocida diferente (por ejemplo, desviación de cabeceo y balanceo) con respecto al plano de referencia predeterminado, y siendo cada imagen informativa de la posición 2D de la burbuja dentro de la imagen mientras el LOM está orientado con la desviación angular respectiva. Cada imagen se asocia entonces con la desviación angular respectiva y se almacena en la memoria.
En determinadas realizaciones, las desviaciones angulares conocidas con respecto a las que se captan imágenes pueden estar predefinidas. Por ejemplo, el LOM puede estar configurado para visualizar, por ejemplo, en la unidad (10) de visualización, a su vez, una serie de desviaciones angulares. Después de visualizar una desviación angular, el LOM puede estar configurado para esperar una entrada de usuario que indique que el LOM se ha orientado con la desviación angular deseada. Tras recibir tal entrada de usuario, el LOM puede estar configurado para captar una imagen del nivel de burbuja, y asociar la imagen con la desviación angular correspondiente, y después visualizar la siguiente desviación angular deseada.
En otras realizaciones, las desviaciones angulares conocidas pueden seleccionarse por un usuario. Por ejemplo, el LOM puede estar configurado para recibir una entrada de usuario indicativa de la desviación angular actual con la que el LOM está orientado, después de la que se capta una imagen y se asocia con la desviación angular correspondiente.
En determinadas realizaciones, el plano de referencia predeterminado puede ser el plano horizontal. En determinadas realizaciones, el plano de referencia predeterminado puede ser cualquier otro plano definido por un usuario, tal como se detallará a continuación con referencia a la figura 6.
En la invención, el LOM está orientado con desviaciones angulares conocidas diferentes estableciendo el LOM en una mesa o superficie móvil que puede inclinarse con diversos grados de cabeceo y/o balanceo y que permite una medición precisa del/de los ángulo(s) de inclinación, tal como la mesa de inclinación universal modelo n.° UTT-50 comercializada por Kay Cee Machine Tools de Haryana, India. Alternativamente, el/los ángulo(s) de inclinación de la mesa o superficie móvil también pueden medirse de manera fiable usando un instrumento o dispositivo de medición independiente tal como la brújula celeste dada a conocer en la solicitud de patente internacional n.° PCT/IL2016/050272.
A continuación, la unidad (8) de procesamiento, por ejemplo, el módulo (204) de calibración, determina, para cada imagen, las coordenadas de imagen (por ejemplo las coordenadas de píxel x, y) del píxel correspondientes al centro de la burbuja (denominado en el presente documento el “centro de burbuja”), y calcula (302) la distancia de píxel desde el centro de burbuja hasta un segundo píxel predeterminado (denominado en el presente documento el “píxel de desviación cero”). Por tanto, se obtiene una pluralidad de distancias de píxel con respecto a la pluralidad de imágenes, estando asociada cada distancia de píxel con una desviación angular correspondiente (que es la desviación angular asociada con la imagen con respecto a la que se obtiene la distancia de píxel).
El píxel correspondiente al centro de la burbuja puede ser, por ejemplo, el píxel más cercano al centro geométrico de la burbuja. En determinadas realizaciones, las coordenadas de píxel del centro de burbuja pueden determinarse como a continuación. En una etapa de configuración anterior o durante la calibración, el generador (4) de imágenes capta al menos dos imágenes del nivel de ojo de buey, captándose cada imagen mientras la burbuja está en lados opuestos del medidor de nivelación. Por ejemplo, en la primera imagen la burbuja está completamente en la mitad izquierda de la imagen mientras en la segunda imagen la burbuja está completamente en la parte derecha de la imagen (esto puede lograrse por ejemplo inclinando el LOM en primer lugar a un lado, captando la imagen, inclinándolo al lado opuesto, y captando otra imagen. Cada imagen contiene, por tanto, una primera parte de subimagen (la parte de “burbuja) que representa el fluido circundante y la burbuja, y una segunda parte de subimagen que representa el fluido circundante sólo sin burbuja (la parte “sin burbuja”). Las partes sin burbuja de cada imagen se funden entonces para producir una nueva imagen en la que toda la imagen representa sólo fluido circundante y ninguna burbuja. Esta imagen se almacena en la memoria (por ejemplo, como ajustes de configuración) y se denomina la imagen sin burbuja. Para cada imagen con respecto a la que va a determinarse un centro de burbuja, la imagen se compara en primer lugar con la imagen sin burbuja almacenada con el fin de aislar la pompa que representa la burbuja del fondo. Se determina la altura y anchura (en el dominio de imagen) de la pompa, y se calcula el centro. El píxel más cercano al centro se identifica entonces.
Tal como se detallará a continuación con referencia a la figura 6, el píxel de desviación cero es el píxel que se conoce (o se determina) que corresponde con el centro de burbuja cuando el LOM está orientado a nivel (es decir, paralelo) con respecto al plano de referencia predeterminado.
En determinadas realizaciones, calcular la distancia de píxel entre dos píxeles incluye calcular de manera independiente la componente horizontal, o de píxel x y la componente vertical, o de píxel y.
La figura 4 ilustra, a modo de ejemplo, una imagen (101) captada mediante el generador (4) de imágenes y que representa una vista de arriba hacia abajo del nivel (102) de burbuja que incluye el fluido (104) circundante, la burbuja (103) y marcas (105) de referencia (incluidas con fines ilustrativos). Se supone que la imagen (101) se capta mientras el lOm está orientado con una desviación angular Qp , yip particular con respecto al plano de referencia predeterminado, y por tanto asociado con una desviación angular Qp , yip (Q y y se usan en el presente documento para indicar el cabeceo y el balanceo, respectivamente). La figura 4 ilustra además el centro de burbuja de la burbuja (103), indicado como que tiene coordenadas de píxel xt , yt -La figura 5 ilustra, a modo de ejemplo, un gráfico de coordenadas de píxel x y y en el que el eje horizontal representa coordenadas de píxel x y el eje vertical representa coordenadas de píxel y. La figura 5 ilustra además la distancia de píxel (compuesta por componente horizontal Dx , y componente vertical Dy) entre dos píxeles en la imagen (101) de la figura 4, concretamente un primer píxel (106) que tiene coordenadas de píxel xt , yt y correspondientes al centro de burbuja, y un segundo píxel (107) que tiene coordenadas de píxel xz, yz y correspondientes al píxel de desviación cero (seleccionado arbitrariamente para los fines de este ejemplo). Dado que la imagen (101) está asociada con la desviación angular Qp , yip , se determina, por tanto, que la distancia horizontal Dx corresponde a la desviación de cabeceo Qp con respecto al plano de referencia predeterminado, y se determina que la distancia vertical Dy corresponde a la desviación de balanceo y con respecto al mismos plano de referencia predeterminado. Por tanto, para N imágenes, cada una asociada con una desviación angular diferente, pueden obtenerse 2N pares de valores, en los que cada par de valores comprende una distancia o bien horizontal o bien vertical y su correspondiente cabeceo o desviación de balanceo, respectivamente.
Volviendo ahora a la figura 3, después de haber obtenido una pluralidad de distancias de píxel asociadas con una pluralidad respectiva de desviaciones angulares conocidas, la unidad (8) de procesamiento, por ejemplo el módulo (204) de calibración, usando, por ejemplo, un algoritmo de ajuste, ajusta (303) una función a una pluralidad de pares de valores, en los que cada par de valores comprende una primer valor correspondiente a una distancia de píxel asociada con una imagen dada, y un segundo valor correspondiente a la desviación angular conocida asociada con la misma imagen. En determinadas realizaciones, ajustar una función incluye ajustar de manera independiente una primera función /(x) a una primera pluralidad de pares de valores, estando constituidos los pares de valores en la primera pluralidad por una distancia de píxel horizontal y una desviación de cabeceo correspondiente, y ajustar una segunda función /(y) a una segunda pluralidad de pares de valores, estando constituidos los pares de valores en la segunda pluralidad por una distancia de píxel vertical y una desviación de balanceo correspondiente. Debe observarse que existen una variedad de métodos para ajustar una función a pares de valores usando uno o más algoritmos de ajuste conocidos para los expertos en la técnica.
La función resultante se almacena entonces en la memoria y puede usarse como parámetros de calibración para el LOM, definiendo un mapeo entre distancias de píxel en imágenes captadas mediante el generador de imágenes y desviaciones angulares correspondientes entre el LOM y el plano de referencia predeterminado. Usando los parámetros de calibración, la unidad (8) de procesamiento puede estar configurada para calcular la desviación angular precisa entre el LOM y el plano de referencia predeterminado con cualquier orientación dada del LOM, tal como se detalla adicionalmente a continuación con referencia a la figura 8.
La figura 6 ilustra un diagrama de flujo generalizado de la determinación del píxel de desviación cero con respecto a un plano de referencia predeterminado según determinadas realizaciones del objeto dado a conocer ahora. En determinadas realizaciones, se hace rotar (601) el LOM a lo largo de un eje de rotación perpendicular al plano de referencia predeterminado (que puede ser de hecho cualquier plano seleccionado por el usuario), por ejemplo un usuario coloca el LOM en una superficie plana paralela al plano de referencia predeterminado, y hace rotar el LOM 360 grados. Durante la rotación del LOM, el generador (4) de imágenes capta (603) una pluralidad de imágenes del nivel de burbuja iluminado con diferentes ángulos de rotación entre 0-360 grados. La pluralidad de imágenes puede almacenarse, por ejemplo, en la memoria de la unidad de procesamiento.
A continuación, usando técnicas de procesamiento de imágenes conocidas para los expertos en la técnica, la unidad (8) de procesamiento, por ejemplo, el módulo (204) de calibración, determina (605), con respecto a cada imagen, un primer par de valores indicativos de las coordenadas de píxel del centro de burbuja, determinando de ese modo una pluralidad de primeros pares de valores con respecto a la pluralidad de imágenes. La figura 7A ilustra conceptualmente, a modo de un diagrama de dispersión, un conjunto de puntos de datos correspondientes a un conjunto de imágenes captadas durante la rotación de LOM, identificando cada punto el centro de burbuja en una imagen dada en el conjunto de imágenes.
A continuación, la unidad (8) de procesamiento, por ejemplo, el módulo (204) de calibración, calcula (607) un segundo par de valores basándose en la pluralidad de primeros pares de valores e indicativos de un punto medio de todos los primeros pares de valores. Existen métodos para derivar un punto medio de n dimensiones de un conjunto de n.. valores dimensionales y son conocidos para los expertos en la técnica. Por ejemplo, puede usarse un algoritmo de ajuste. La figura 7B ilustra conceptualmente un único punto de datos que puede representar el punto medio de todos los puntos de datos mostrados en la figura 7A.
A continuación, la unidad (8) de procesamiento, por ejemplo, el módulo (204) de calibración, selecciona (609) el píxel que tiene coordenadas de píxel correspondientes al segundo par de valores, y usa el píxel seleccionado como el píxel de desviación cero con respecto al plano de referencia predeterminado. A modo de ejemplo, si se calculara el punto medio como (100, 25), se seleccionaría el píxel que tiene coordenadas 100, 25 x, y como el píxel de desviación cero.
En determinadas realizaciones, el LOM puede calibrarse antes del primer uso, por ejemplo, por el fabricante. En otras realizaciones determinadas, el LOM puede calibrarse en cualquier momento, por ejemplo, por un usuario. En un caso de este tipo, el LOM puede incluir operativamente una unidad de entrada (por ejemplo, uno o más botones, interfaz de comunicaciones (por ejemplo, USB) para la conexión a un dispositivo externo, etc.) para aceptar órdenes de usuario, que incluyen una orden para ejecutar una operación de calibración. En determinadas realizaciones, en respuesta a recibir una orden para ejecutar una operación de calibración, la unidad de procesamiento puede generar datos para emitir a la unidad de visualización. Tales datos pueden incluir, por ejemplo, instrucciones para hacer rotar el LOM, valores indicativos de una o más desviaciones angulares conocidas con las que el usuario debe orientar el LOM durante la calibración y/o indicaciones para que se introduzcan tales valores, etc.
En determinadas realizaciones, permitir a un usuario la flexibilidad de calibrar el LOM en cualquier momento puede ser deseable por varias razones, que incluyen, por ejemplo, definir o redefinir el plano de referencia predeterminado, para mitigar problemas que pueden surgir de vez en cuando, que pueden hacer que el LOM proporcione resultados imprecisos, etc. Tales problemas pueden surgir, por ejemplo, debido a cambios de iluminación en la apariencia del nivel de burbuja iluminado (por ejemplo, debido al cambio en la fuente de alimentación o el deterioro de la fuente luminosa), que a su vez pueden afectar el procesamiento de imágenes. Otros problemas pueden surgir, por ejemplo, a partir de impacto mecánico que puede conducir a un ligero cambio en la posición u orientación relativa del nivel de burbuja con respecto a la cámara, y/o temperaturas extremas que pueden conducir a una deformación de la burbuja en diferentes orientaciones.
La figura 8 ilustra un diagrama de flujo generalizado del cálculo de una o más desviaciones angulares según determinadas realizaciones del objeto dado a conocer ahora.
En determinadas realizaciones, el usuario orienta (801) el LOM en paralelo a un plano (por ejemplo colocándolo en una superficie plana) que está inclinada con respecto al plano de referencia predeterminado con una determinada desviación angular que el usuario desea medir, en cuyo punto la unidad (8) de procesamiento activa la fuente (1) luminosa haciendo de ese modo que el nivel (2) de burbuja se ilumine y, simultáneamente o al mismo tiempo, activa el generador (4) de imágenes haciendo que el generador de imágenes capte (803) una imagen del nivel de burbuja. La imagen puede almacenarse, por ejemplo, en la memoria (200). En determinadas realizaciones, la activación mediante la unidad (8) de procesamiento puede ser en respuesta a una entrada de usuario. En otras realizaciones, la unidad (8) de procesamiento puede estar configurada para activar de manera continua la fuente luminosa y el generador de imágenes con el fin de calcular la desviación angular más actual del LOM sin requerir ninguna entrada de usuario en particular.
La unidad (8) de procesamiento, por ejemplo, el módulo (206) de medición, procesa la imagen determinando (805) las coordenadas de píxel del centro de burbuja (por ejemplo, usando técnicas de procesamiento de imágenes conocidas) y calculando (807) la distancia de píxel entre el centro de burbuja y el píxel de desviación cero predeterminado (que se habría determinado anteriormente durante la calibración y almacenado en la memoria). Usando los parámetros de calibración obtenidos de la memoria y que pueden usarse para mapear distancias de píxel en imágenes captadas mediante el generador de imágenes para desviaciones angulares, la unidad (8) de procesamiento, por ejemplo, el módulo (206) de medición, transforma (809) la distancia de píxel calculada en una desviación angular correspondiente. La unidad (8) de procesamiento visualiza (811) entonces la desviación angular correspondiente en la unidad de visualización (11).
Se observa que las enseñanzas del objeto dado a conocer ahora no están vinculadas por los diagramas de flujo ilustrados en las figuras 3, 6 y 8; en algunos casos las operaciones ilustradas pueden producirse sin el orden ilustrado. También se observa que mientras el diagrama de flujo se describe con referencia a determinados elementos del LOM (10), esto no es vinculante de ningún modo, y en algunos casos las operaciones pueden realizarse mediante elementos distintos a los que se describen en el presente documento.
Ha de comprenderse que la invención no se limita en su aplicación a los detalles expuestos en la descripción contenida en el presente documento o ilustrada en los dibujos. La invención es capaz de otras realizaciones y de ponerse en práctica y llevarse a cabo de diversas maneras. Por tanto, ha de comprenderse que la fraseología y terminología empleadas en el presente documento son con el fin de descripción y no deben considerarse como limitativas. Como tal, los expertos en la técnica apreciarán que la concepción sobre la que se basa esta divulgación puede utilizarse fácilmente como base para diseñar otras estructuras, métodos, y sistemas para lleva a cabo los diversos fines del objeto dado a conocer ahora.
También se comprenderá que el sistema según la invención puede implementarse, al menos parcialmente, en un ordenador programado adecuado. De manera similar, la invención contempla un programa informático que es legible por un ordenador para ejecutar el método de la invención. La invención contempla además una memoria legible por ordenador no transitoria que implementa de manera tangible un programa de instrucciones ejecutable por el ordenador para ejecutar el método de la invención.
Los expertos en la técnica apreciarán fácilmente que pueden aplicarse diversas modificaciones y cambios a las realizaciones de la invención tal como se describió anteriormente en el presente documento sin apartarse de su alcance, definido en y por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (5)

REIVINDICACIONES
1. Método de calibración de un medidor (11) de desviación de nivelación (LOM) para calcular la desviación angular entre un plano paralelo al LOM y un plano de referencia predeterminado, comprendiendo el LOM (11) un nivel (2) de burbuja de ojo de buey que tiene una burbuja en el mismo, y un procesador (202) acoplado operativamente a un generador (4) de imágenes, caracterizado porque el método comprende: captar (603), mediante el generador (4) de imágenes, una pluralidad de imágenes del nivel (2) de burbuja, estando asociada la pluralidad de imágenes con una pluralidad respectiva de desviaciones angulares conocidas, capturándose cada imagen mientras el LOM (11) está orientado con respecto al plano de referencia predeterminado con la desviación angular conocida asociada con la imagen;
en el que se obtienen dichas desviaciones angulares conocidas diferentes estableciendo el LOM (11) en una mesa o superficie móvil que puede inclinarse con diversos grados de cabeceo y/o balanceo y que permite una medición precisa de los ángulos de inclinación;
calcular, mediante el procesador (202), con respecto a cada imagen, una distancia de píxel desde el centro de burbuja hasta un píxel de desviación cero predeterminado, obteniendo de ese modo con respecto a la pluralidad de imágenes una pluralidad de distancias de píxel, estando asociada cada distancia de píxel con una desviación angular conocida;
ajustar (303), mediante el procesador (202), una función a una pluralidad de pares de valores, comprendiendo cada par de valores una distancia de píxel y su desviación angular conocida asociada, pudiéndose usar dicha función para mapear una nueva distancia de píxel obtenida con respecto a una nueva imagen para una desviación angular correspondiente entre un plano paralelo al LOM (11) y el plano de referencia predeterminado; y
almacenar la función en una memoria (200).
2. Método según la reivindicación 1 en el que la distancia de píxel comprende una distancia de píxel x y una distancia de píxel y, y en el que la desviación angular comprende una desviación de cabeceo (0P) y una desviación de balanceo ( îp).
3. Método según las reivindicaciones 1 ó 2 en el que ajustar(303) una función a una pluralidad de pares de valores comprende ajustar una primera función a una primera pluralidad de pares de valores y ajustar una segunda función a una segunda pluralidad de pares de valores, en el que cada par de valores en la primera pluralidad de pares de valores comprende una distancia de píxel x y una desviación de cabeceo (0P) correspondiente, y cada par de valores en la segunda pluralidad de pares de valores comprende una distancia de píxel y y una desviación de balanceo (^p) correspondiente.
4. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el píxel de desviación cero se determina:
captando (603), mediante el generador (4) de imágenes, una pluralidad de imágenes de la burbuja mientras se hace rotar (601) el medidor (11) de desviación de nivelación a lo largo de un eje de rotación ortogonal al plano de referencia predeterminado, captándose la pluralidad de imágenes captada con una pluralidad respectiva de grados de rotación;
para cada imagen, determinando, mediante el procesador (202), un primer par de valores indicativos de las coordenadas de píxel del píxel más cercano al centro de burbuja, determinándose de ese modo una pluralidad de primeros pares de valores correspondientes a una pluralidad respectiva de imágenes;
calculando, mediante el procesador (202), un segundo par de valores basándose en dicha pluralidad de primeros pares de valores e indicativos de un punto medio de todos los primeros pares de valores dichos, y
seleccionando el píxel que tiene coordenadas de píxel correspondientes al segundo par de valores como el píxel de desviación cero.
5. Procesador (202) configurado para ejecutar una serie de operaciones para calibrar un medidor (11) de desviación de nivelación (LOM) para calcular la desviación angular entre un plano paralelo al LOM (11) y un plano de referencia predeterminado, comprendiendo el LOM (11) un nivel (2) de burbuja de ojo de buey que tiene una burbuja en el mismo, estando acoplado el procesador (202) operativamente a un generador (4) de imágenes configurado para generar imágenes del nivel de burbuja, caracterizado porque la serie de operaciones comprende:
calcular, con respecto a cada una de una pluralidad de imágenes de la imagen de nivel de burbuja, una distancia de píxel desde el centro de burbuja hasta un píxel de desviación cero predeterminado, obteniéndose de ese modo con respecto a la pluralidad de imágenes una pluralidad de distancias de píxel, estando asociada cada distancia de píxel con una desviación angular conocida, captándose cada imagen por el generador (4) de imágenes mientras el LOM (11) está orientado con respecto al plano de referencia predeterminado con la desviación angular conocida asociada con la imagen; en el que se obtienen dichas desviaciones angulares conocidas diferentes estableciendo el LOM (11) en una mesa o superficie móvil que puede inclinarse con diversos grados de cabeceo y/o balanceo y que permite una medición precisa de los ángulos de inclinación;
ajustar (303) una función a una pluralidad de pares de valores, comprendiendo cada par de valores una distancia de píxel y su desviación angular conocida asociada, pudiéndose usar dicha función para mapear una nueva distancia de píxel obtenida con respecto a una nueva imagen para una desviación angular correspondiente entre un plano paralelo al LOM (11) y el plano de referencia predeterminado; y
almacenar la función en una memoria (200).
Procesador (202) según la reivindicación 5, en el que la distancia de píxel comprende una distancia de píxel x y una distancia de píxel y, y en el que la desviación angular comprende una desviación de cabeceo y una desviación de balanceo.
Procesador (202) según las reivindicaciones 5 ó 6 en el que ajustar (303) una función a una pluralidad de pares de valores comprende ajustar una primera función a una primera pluralidad de pares de valores y ajustar una segunda función a una segunda pluralidad de pares de valores, en el que cada par de valores en la primera pluralidad de pares de valores comprende una distancia de píxel x y una desviación de cabeceo correspondiente, y cada par de valores en la segunda pluralidad de pares de valores comprende una distancia de píxel y y una desviación de balanceo correspondiente.
Procesador (202) según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en el que el procesador (202) está configurado para determinar el píxel de desviación cero usando una pluralidad de imágenes de la burbuja captadas mediante el generador (4) de imágenes mientras se hace rotar (601) el medidor de desviación de nivelación a lo largo de un eje de rotación ortogonal al plano de referencia predeterminado, captándose la pluralidad de imágenes con una pluralidad respectiva de grados de rotación:
para cada imagen, determinando (605) un primer par de valores indicativos de las coordenadas de píxel del píxel más cercano al centro de burbuja, determinándose de ese modo una pluralidad de primeros pares de valores correspondientes a una pluralidad respectiva de imágenes; calculando (607) un segundo par de valores basándose en dicha pluralidad de primeros pares de valores e indicativos de un punto medio de todos los primeros pares de valores dichos, y seleccionando (609) el píxel que tiene coordenadas de píxel correspondientes al segundo par de valores como el píxel de desviación cero.
Producto de programa informático que comprende un programa de instrucciones legible por un ordenador, el programa de instrucciones para ejecutar un método de calibración de un medidor (11) de desviación de nivelación (LOM), comprendiendo el LOM (11) un nivel (2) de burbuja de ojo de buey que tiene una burbuja en el mismo, y un procesador (202) acoplado operativamente a un generador (4) de imágenes, para calcular la desviación angular entre un plano paralelo al LOM (11) y un plano de referencia predeterminado según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.
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