ES2915923B2 - PROCEDURE FOR PROJECTION OF A POINT LIGHT BEAM ON A FINAL PROJECTION SURFACE AND CORRESPONDING SCANNING PROCEDURE - Google Patents

PROCEDURE FOR PROJECTION OF A POINT LIGHT BEAM ON A FINAL PROJECTION SURFACE AND CORRESPONDING SCANNING PROCEDURE Download PDF

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ES2915923B2 ES202031301A ES202031301A ES2915923B2 ES 2915923 B2 ES2915923 B2 ES 2915923B2 ES 202031301 A ES202031301 A ES 202031301A ES 202031301 A ES202031301 A ES 202031301A ES 2915923 B2 ES2915923 B2 ES 2915923B2
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Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

PROCEDIMIENTO DE PROYECCIÓN DE UN HAZ DE LUZ PUNTUAL SOBRE UNAPROCEDURE FOR PROJECTION OF A POINT LIGHT BEAM ON A

SUPERFICIE FINAL DE PROYECCIÓN Y PROCEDIMIENTO DE ESCANEOFINAL PROJECTION SURFACE AND SCANNING PROCEDURE

CORRESPONDIENTECORRESPONDENT

Campo de la invenciónfield of invention

La invención se refiere a un procedimiento de proyección de un haz de luz puntual sobre una superficie final de proyección, debiendo dicho haz de luz puntual pasar a través de por lo menos un primer medio con un primer índice de refracción y un segundo medio con un segundo índice de refracción y siendo dichos primer y segundo índices de refracción distintos entre sí, dicho procedimiento comprendiendo las etapas de: [a] proporcionar un emisor de luz para emitir dicho haz de luz puntual, y [b] proporcionar unos medios de redireccionamiento de luz para redireccionar dicho haz de luz puntual sobre dicha superficie final de proyección, estando dichos medios de redireccionamiento dispuestos a una distancia conocida respecto a dicho emisor y montados de manera que pueden girar alrededor de un primer y un segundo ejes de rotación.The invention relates to a method of projecting a beam of point light onto a final projection surface, said beam of point light having to pass through at least a first medium with a first refractive index and a second medium with a second refractive index and said first and second refractive indices being different from each other, said procedure comprising the steps of: [a] providing a light emitter to emit said beam of point light, and [b] providing means for redirecting light to redirect said spot light beam onto said final projection surface, said redirection means being arranged at a known distance with respect to said emitter and mounted so that they can rotate around a first and a second axes of rotation.

Asimismo, la invención se refiere a un procedimiento de escaneo por láser para obtener una caracterización de la forma de una superficie final de proyección.Likewise, the invention relates to a laser scanning method to obtain a characterization of the shape of a final projection surface.

Estado de la técnicaState of the art

Los vehículos sin conductor son cada vez más populares. Un ejemplo son los vehículos terrestres sin conductor. Otro ejemplo, no limitativo de estos vehículos son los vehículos submarinos sin conductor, conocidos por su acrónimo inglés UUVs (Unmanned Undewater Vehicles) que se utilizan cada vez más por razones económicas y de seguridad. En particular, los vehículos submarinos autónomos, más corrientemente denominados AUVs (Autonomous Underwater Vehicles) se utilizan para trabajos de reconocimiento, inspección, navegación o manipulación. Para ello, estos vehículos se equipan con escáneres 3D basados en sistemas acústicos (SONAR) u ópticos (LiDAR). Los sistemas ópticos son preferibles por su mayor resolución lateral y frecuencia de actualización, ya que el rango de trabajo de estos vehículos es relativamente reducido.Driverless vehicles are becoming increasingly popular. An example is driverless land vehicles. Another, non-limiting example of these vehicles are driverless underwater vehicles, known by their English acronym UUVs (Unmanned Undewater Vehicles), which are increasingly used for economic and safety reasons. In particular, autonomous underwater vehicles, more commonly called AUVs (Autonomous Underwater Vehicles), are used for reconnaissance, inspection, navigation or handling work. To do this, these vehicles are equipped with 3D scanners based on acoustic (SONAR) or optical (LiDAR) systems. Optical systems are preferable due to their greater lateral resolution and refresh rate, since the working range of these vehicles is relatively small.

La detección 3D submarina se enfrenta básicamente a dos problemas: el primero reside en el rápido grado de atenuación de la luz bajo el agua y el segundo la distorsión en la luz provocada por los elementos refractivos que se interponen a su paso. Esto provoca los escáneres que se aplican en tierra y que por lo tanto no están sometidos a los efectos de la refracción, no proporcionan resultados satisfactorios cuando se emplean en un entorno submarino en especial cuando se utilizan para operaciones tales como el mapeo o la manipulación de objetos.Underwater 3D detection basically faces two problems: the first lies in the rapid degree of attenuation of light underwater and the second the distortion in the light caused by the refractive elements that get in its way. This causes scanners that are applied on land and are therefore not subject to the effects of refraction, do not provide satisfactory results when used in an underwater environment, especially when used for operations such as mapping or manipulation of objects.

Por ello, es necesario disponer de dispositivos de proyección de un haz de luz que presenten una elevada precisión y una elevada frecuencia de actualización.Therefore, it is necessary to have light beam projection devices that have high precision and a high update frequency.

El documento EP3605012A1 divulga un conjunto y un método de escaneo submarino mediante luz láser que obtiene una caracterización geométrica de la forma de una superficie basada en el principio de triangulación. El conjunto comprende: un emisor de luz láser, medios de difracción que transforman la luz láser puntual en una configuración de abanico plano, unos medios de redireccionamiento que redireccionan el abanico y lo proyectan sobre la superficie a explorar. Por otra parte, está previsto un receptor de luz que captura una zona de escaneo que contiene el abanico y unos medios de control que controlan los elementos del conjunto. El receptor tiene sus propios medios de procesamiento para detectar los puntos iluminados en la imagen capturada. Los medios de redireccionamiento están ensamblados de manera que puedan girar alrededor de al menos un eje fijo. La rotación de los primeros medios de redireccionamiento es controlada por los medios de control de manera sincronizada con los elementos restantes. Los puntos iluminados por el abanico en la zona de escaneo que forman una línea que en función del ángulo de giro del abanico cada vez está más curvada. Esta línea se caracteriza mediante un cono elíptico, de manera que se lleva a cabo una triangulación calculando la intersección del abanico proyectado con el cono elíptico. Este procedimiento se va repitiendo hasta que se caracteriza la totalidad de la superficie. El procedimiento de caracterización de la superficie requiere una elevada potencia de cálculo y por lo tanto el sistema no es todo lo rápido que sería deseable. Document EP3605012A1 discloses a set and method of underwater scanning using laser light that obtains a geometric characterization of the shape of a surface based on the principle of triangulation. The set comprises: a laser light emitter, diffraction means that transform the point laser light into a flat fan configuration, redirection means that redirect the fan and project it onto the surface to be explored. On the other hand, a light receiver is provided that captures a scanning area that contains the fan and control means that control the elements of the assembly. The receiver has its own processing means to detect the illuminated points in the captured image. The redirection means are assembled so that they can rotate around at least one fixed axis. The rotation of the first redirection means is controlled by the control means in a synchronized manner with the remaining elements. The points illuminated by the fan in the scanning area that form a line that, depending on the angle of rotation of the fan, becomes increasingly curved. This line is characterized by an elliptical cone, so that a triangulation is carried out by calculating the intersection of the projected fan with the elliptical cone. This procedure is repeated until the entire surface is characterized. The surface characterization procedure requires high computing power and therefore the system is not as fast as would be desirable.

El documento GB2509247A divulga un método para calibrar un sistema de escaneo basado en la trigonometría en el aire y el agua. El sistema de escaneo basado en la trigonometría comprende un dispositivo emisor de señales estructuradas para emitir una señal estructurada y un sensor o receptor que tiene un campo de visión para detectar las señales emitidas por el dispositivo emisor de señales estructuradas. El dispositivo emisor de señales estructuradas y el sensor que tienen una relación geométrica medida en el aire. El método que comprende: a) determinar, tanto en el agua como en el aire, una matriz de sensor, b) medir la rotación y la traslación de un eje óptico del sensor respecto a un eje óptico ideal del sensor, definido en gran medida por una carcasa de sensor en la que éste está montado el sensor, determinando la rotación y la traslación de un sistema de coordenadas del sensor en el aire y en el agua simultáneamente, para obtener una matriz de rotación/traslación para el campo de visión en el aire y en el agua respectivamente; y c) medir la rotación de un eje óptico del dispositivo emisor en relación con un eje óptico del dispositivo emisor ideal definido sustancialmente por la carcasa del dispositivo emisor, determinando un cambio relativo en un ángulo de la señal estructurada, entre la señal estructurada en el aire y la señal estructurada en el agua respectivamente, para generar una matriz de rotación del dispositivo que se aplicará posteriormente a la señal estructurada una vez que ha sido proyectada sobre la superficie a escanear. Este procedimiento reacciona con retraso y es difícil que proporcione una elevada frecuencia de actualización.Document GB2509247A discloses a method for calibrating a scanning system based on trigonometry in air and water. The trigonometry-based scanning system comprises a structured signal emitting device for emitting a structured signal and a sensor or receiver having a field of view for detecting the signals emitted by the structured signal emitting device. The structured signal emitting device and the sensor that have a geometric relationship measured in the air. The method comprising: a) determining, both in water and air, a sensor array, b) measuring the rotation and translation of an optical axis of the sensor with respect to a largely defined ideal optical axis of the sensor by a sensor housing in which the sensor is mounted, determining the rotation and translation of a sensor coordinate system in air and water simultaneously, to obtain a rotation/translation matrix for the field of view in air and water respectively; and c) measuring the rotation of an optical axis of the emitting device relative to an optical axis of the ideal emitting device substantially defined by the housing of the emitting device, determining a relative change in an angle of the structured signal, between the structured signal in the air and the structured signal in the water respectively, to generate a rotation matrix of the device that will be subsequently applied to the structured signal once it has been projected on the surface to be scanned. This procedure reacts with a delay and is difficult to provide a high refresh rate.

Sumario de la invenciónSummary of the invention

La invención tiene como finalidad proporcionar un procedimiento de proyección de un haz de luz puntual sobre una superficie final de proyección del tipo indicado al principio, que sea más rápida que las conocidas en el estado de la técnica.The purpose of the invention is to provide a method for projecting a point light beam onto a final projection surface of the type indicated at the beginning, which is faster than those known in the state of the art.

Esta finalidad se consigue mediante un procedimiento de proyección de un haz de luz puntual sobre una superficie final de proyección del tipo indicado al principio, caracterizado por que dicho procedimiento además comprende las etapas de: [c] calcular previamente una pareja formada por: [i] un primer ángulo (αx) de giro para girar dichos medios de redireccionamiento alrededor de dicho primer eje (x) de rotación y [ii] un segundo ángulo (αy) de giro para girar dichos medios de redireccionamiento alrededor de dicho segundo eje (y) de rotación, [iii] incluyéndose en dicha etapa de cálculo dichos primer y segundo índices de refracción para que dicha pareja de primer y segundo ángulos (αx, αy) de giro compensen la refracción de dicho haz de luz redireccionado por dichos medios de redireccionamiento al pasar por dicho segundo medio, [d] girar dichos medios de redireccionamiento alrededor de dichos primer y segundo ejes de rotación según dicha pareja de primer y segundo ángulos (αx, αy) de giro calculados previamente, y [e] emitir un haz de luz puntual sobre dichos medios de redireccionamiento para dicha pareja de primer y segundo ángulos (αx, αy), de manera que dicho haz de luz puntual, una vez redirigido por dichos medios de redireccionamiento, al pasar por dicho segundo medio, esté contenido en una superficie de emisión objetivo (0 ) y sea proyectado sobre dicha superficie final de proyección.This purpose is achieved through a procedure for projecting a beam of point light onto a final projection surface of the type indicated at the beginning, characterized in that said procedure also includes the steps of: [c] previously calculating a pair formed by: [i ] a first angle (α x ) of rotation to rotate said redirection means around said first axis (x) of rotation and [ii] a second angle (α y ) of rotation to rotate said redirection means around said second axis (y) of rotation, [iii] including said first and second refractive indices in said calculation step so that said pair of first and second angles (α x , α y ) of rotation compensate for the refraction of said light beam redirected by said redirecting means upon passing through said second means, [d] rotating said redirecting means around said first and second axes of rotation according to said pair of first and second angles (α x , α y ) of rotation previously calculated, and [e] emit a beam of point light on said redirection means for said pair of first and second angles (α x , α y ), so that said beam of point light, once redirected by said means redirection, when passing through said second means, is contained in a target emission surface (0) and is projected onto said final projection surface.

Tal y como se ha visto anteriormente, en el estado de la técnica el efecto de la refracción, por ejemplo, en vehículos submarinos, cuando la luz pasa del primer al segundo medio se deforma debido a la refracción la única forma de compensar la refracción pasa por un postprocesado posterior, que consiste en ajustar un modelo a la imagen real proyectada. Es decir, a pesar de que el sensor reciba una imagen deformada por culpa de la refracción, esta imagen es corregida a posteriori.As seen previously, in the state of the art the effect of refraction, for example, in underwater vehicles, when light passes from the first to the second medium it is deformed due to refraction, the only way to compensate for refraction is by subsequent post-processing, which consists of adjusting a model to the real projected image. That is, even though the sensor receives a deformed image due to refraction, this image is corrected a posteriori.

En cambio, el procedimiento según la invención resuelve el problema de forma distinta a los procedimientos conocidos. La solución planteada no pasa por aproximar correctamente la imagen proyectada, sino al contrario, consiste en girar los medios de redireccionamiento el ángulo necesario para compensar a priori el efecto de la refracción antes de proyectar la imagen sobre la superficie final de proyección. Gracias a ello, el punto finalmente proyectado corresponde a la posición que tendría este mismo punto si no hubiese habido un cambio de medio.On the other hand, the method according to the invention solves the problem in a different way from known methods. The proposed solution does not involve correctly approximating the projected image, but on the contrary, it consists of rotating the redirection means by the necessary angle to compensate a priori for the effect of refraction before projecting the image onto the final projection surface. Thanks to this, the finally projected point corresponds to the position that this same point would have if there had not been a change of medium.

Evidentemente, esto implica que la posición tridimensional del punto proyectado se puede resolver con una ecuación mucho más sencilla ya que, una vez ajustado el haz de luz puntual a la superficie de emisión objetivo, para determinar la proyección del punto en la superficie final objetivo, sólo es necesario calcular la intersección de la recta correspondiente al haz de luz puntual con el plano ideal que representa la superficie final de proyección, lo cual da como resultado un punto.Obviously, this implies that the three-dimensional position of the projected point can be solved with a much simpler equation since, once the point light beam has been adjusted to the target emission surface, to determine the projection of the point on the final target surface, It is only necessary to calculate the intersection of the line corresponding to the point light beam with the ideal plane that represents the final projection surface, which results in a point.

Además, la invención abarca una serie de características preferentes que son objeto de las reivindicaciones dependientes y cuya utilidad se pondrá de relieve más adelante en la descripción detallada de una forma de realización de la invención. Furthermore, the invention encompasses a series of preferred features that are the subject of the dependent claims and whose usefulness will be highlighted later in the detailed description of an embodiment of the invention.

Evidentemente, y para todo tipo de aplicaciones es más interesante no sólo proyectar puntos individuales, sino conjuntos de puntos que definan curvas arbitrarias, lo cual permite iluminar la superficie final de proyección con patrones determinados, que pueden ser utilizados para facilitar la reconstrucción tridimensional de la superficie escaneada. Para ello, en una forma de realización que tiene por objetivo lograr una rápida velocidad de proyección, [a] en dicha etapa de cálculo se calcula previamente una pluralidad de parejas de: [i] primeros ángulos (αx) de giro para girar dichos medios de redireccionamiento alrededor de dicho primer eje (x) de rotación y [ii] segundos ángulos (αy) de giro para girar dichos medios de redireccionamiento alrededor de dicho segundo eje (y) de rotación, [iii] incluyéndose en dicha etapa de cálculo dichos primer y segundo índices de refracción para que cada pareja de primer y segundo ángulos (αx, αy) de giro de dicha pluralidad de parejas de primeros y segundos ángulos (αx, αy) de giro compense la refracción de cada haz de luz redireccionado por dichos medios de redireccionamiento al pasar por dicho segundo medio, y una vez terminada dicha etapa de cálculo, para cada pareja de primeros y segundos ángulos (αx, αy) de giro, se realizan de forma secuencial dichas etapas de: [b] girar dichos medios de redireccionamiento alrededor de dichos primer y segundo ejes de rotación (x, y) según dichas parejas de primeros y segundos ángulos (αx, αy) de giro calculados previamente, y [c] emitir un haz de luz puntual sobre dichos medios de redireccionamiento para cada pareja de primer y segundo ángulos (αx, αy), y [d] repetir dichas etapas [b] y [c] hasta la última pareja de primer y segundo ángulos (αx, αy) de dicha pluralidad de parejas de primeros y segundos ángulos (αx, αy), de manera que cada haz de luz puntual, al pasar por dicho segundo medio, esté contenido en dicha superficie de emisión objetivo (Φ).Obviously, and for all types of applications, it is more interesting not only to project individual points, but also sets of points that define arbitrary curves, which allows illuminating the final projection surface with specific patterns, which can be used to facilitate the three-dimensional reconstruction of the scanned surface. To this end, in an embodiment that aims to achieve a fast projection speed, [a] in said calculation stage a plurality of pairs of: [i] first angles (α x ) of rotation are previously calculated to rotate said redirection means around said first axis (x) of rotation and [ii] second angles (α and ) of rotation to rotate said redirection means around said second axis (y) of rotation, [iii] being included in said stage of I calculate said first and second refractive indices so that each pair of first and second angles (α x , α y ) of rotation of said plurality of pairs of first and second angles (α x , α y ) of rotation compensates the refraction of each light beam redirected by said redirection means when passing through said second means, and once said calculation step is completed, for each pair of first and second angles (α x , α y ) of rotation, said steps are carried out sequentially. of: [b] rotating said redirection means around said first and second axes of rotation (x, y) according to said pairs of first and second angles (α x , α y ) of rotation previously calculated, and [c] issuing a point light beam on said redirection means for each pair of first and second angles (α x , α y ), and [d] repeat said steps [b] and [c] until the last pair of first and second angles (α x , α y ) of said plurality of pairs of first and second angles (α x , α y ), so that each point light beam, when passing through said second medium, is contained in said objective emission surface (Φ) .

En esta forma de realización se calculan previamente todos los ángulos necesarios de cada uno de los haces de luz que se proyectarán sobre la superficie final de proyección, con la corrección correspondiente que permite que cada uno de los haces de luz esté contenido en la superficie de emisión objetivo. Gracias a ello, se aprovecha al máximo la velocidad de accionamiento de los medios de redireccionamiento de luz.In this embodiment, all the necessary angles of each of the light beams that will be projected onto the final projection surface are previously calculated, with the corresponding correction that allows each of the light beams to be contained in the surface of the projection. target emission. Thanks to this, the speed of operation of the light redirection means is maximized.

En una forma de realización alternativa dichas etapas de: [c] calcular previamente una pareja formada por: [i] un primer ángulo (αx) de giro para girar dichos medios de redireccionamiento alrededor de dicho primer eje (x) de rotación y [ii] un segundo ángulo (αy) de giro para girar dichos medios de redireccionamiento alrededor de dicho segundo eje (y) de rotación, [iii] incluyéndose en dicha etapa de cálculo dichos primer y segundo índices de refracción para que dicha pareja de primer y segundo ángulos (αx, αy) de giro compensen la refracción de dicho haz de luz redireccionado por dichos medios de redireccionamiento al pasar por dicho segundo medio, [d] girar dichos medios de redireccionamiento alrededor de dichos primer y segundo ejes de rotación (x, y) según dicha pareja de primer y segundo ángulos (αx, αy) de giro calculados previamente, y [e] emitir un haz de luz puntual sobre dichos medios de redireccionamiento para dicha pareja de primer y segundo ángulos (αx, αy), de manera que dicho haz de luz puntual, al pasar por dicho segundo medio, esté contenido en una superficie de emisión objetivo (O), se realizan conjuntamente y de forma secuencial para una pluralidad de parejas de primeros y segundos ángulos (αx, αy) de giro, de manera que cada haz de luz puntual, al pasar por dicho segundo medio, esté contenido en dicha superficie de emisión objetivo (0).In an alternative embodiment said steps of: [c] previously calculating a couple formed by: [i] a first angle (α x ) of rotation to rotate said redirection means around said first axis (x) of rotation and [ ii] a second angle (α y ) of rotation to rotate said redirection means around said second axis (y) of rotation, [iii] said first and second refraction indices being included in said calculation step so that said pair of first and second angles (α x , α y ) of rotation compensate for the refraction of said light beam redirected by said redirection means when passing through said second means, [d] rotate said redirection means around said first and second axes of rotation (x, y) according to said pair of first and second angles (α x , α y ) of rotation previously calculated, and [e] emit a point light beam on said redirection means for said pair of first and second angles (α x , α y ), so that said point light beam, when passing through said second means, is contained in a target emission surface ( O), are carried out jointly and sequentially for a plurality of pairs of first and second angles (α x , α y ) of rotation, so that each beam of point light, when passing through said second medium, is contained in said target emission surface (0).

En una forma de realización destinada a facilitar el escaneo para tareas de orientación de vehículos autónomos dicha superficie de emisión objetivo (0 ) es un plano. Gracias a ello, se proyectan líneas rectas sobre la superficie final de proyección las cuales son fáciles de procesar en procedimientos de mapeo del entorno.In an embodiment intended to facilitate scanning for autonomous vehicle orientation tasks, said target emission surface (0) is a plane. Thanks to this, straight lines are projected on the final projection surface which are easy to process in environmental mapping procedures.

Con el objetivo de facilitar la proyección de luz en entornos submarinos, en una forma de realización preferente, el procedimiento comprende por lo menos un tercer medio con un tercer índice de refracción y siendo dichos primer, segundo y tercer índices de refracción distintos entre sí.In order to facilitate the projection of light in underwater environments, in a preferred embodiment, the method comprises at least a third medium with a third refractive index and said first, second and third refractive indices being different from each other.

Según otra forma de realización, que tiene por objetivo poder trabajar en entornos subacuáticos dicho primer medio es aire, dicho segundo medio es agua y dicho tercer medio es un medio sólido y transparente.According to another embodiment, which aims to be able to work in underwater environments, said first medium is air, said second medium is water and said third medium is a solid and transparent medium.

De forma especialmente preferente dicho tercer medio es una mirilla transparente y de forma especialmente preferente dicho tercer medio es vidrio o plexiglás.Particularly preferably said third means is a transparent peephole and especially preferably said third means is glass or plexiglass.

Finalmente, la invención se también se refiere a un procedimiento de escaneo por láser para obtener una caracterización de la forma de una superficie final de proyección que comprende las etapas del procedimiento de proyección de un haz de luz puntual según la invención. Así, el procedimiento de escaneo además comprende las etapas de: Finally, the invention also relates to a laser scanning method to obtain a characterization of the shape of a final projection surface comprising the steps of the method of projecting a point light beam according to the invention. Thus, the scanning procedure also includes the steps of:

[a] proporcionar un receptor de luz,[a] provide a light receiver,

[b] disponer dichos primeros medios de redireccionamiento y dicho receptor de luz separados a una distancia predeterminada conocida que define una línea de base, [c] captar un área de escaneo de dicha superficie final de proyección que debe ser caracterizada a través de dicho receptor de luz, conteniendo dicha área dicho haz de luz proyectado sobre dicha superficie final de proyección, y[b] arrange said first redirection means and said light receiver separated by a known predetermined distance that defines a baseline, [c] capture a scanning area of said final projection surface that must be characterized through said receiver of light, said area containing said light beam projected onto said final projection surface, and

[d] sincronizar la emisión de haz de luz y la captación por parte de dicho receptor de luz a través de unos medios de control funcionalmente asociados a dicho emisor y dicho receptor de luz.[d] synchronize the emission of the light beam and the capture by said light receiver through control means functionally associated with said emitter and said light receiver.

Preferentemente, dichos primer y segundo ejes de rotación (x, y) son perpendiculares entre sí.Preferably, said first and second axes of rotation (x, y) are perpendicular to each other.

Preferentemente, dicho haz de luz puntual es un haz de luz láser.Preferably, said spot light beam is a laser light beam.

Otro problema relevante consiste en optimizar el conjunto de escaneo para trabajar en medios distintos del aire y en particular, sumergido en agua. Para ello, dicha carcasa es estanca al agua y dicho láser es verde o azul. El láser verde o azul se atenúa menos bajo el agua que otros tipos de láser y por lo tanto se proyecta a mayor distancia. En ambientes de aguas claras o levemente turbias, es especialmente preferente que el láser sea azul ya que presenta menos atenuación que el láser verde, a pesar de tener más retrodispersión (del inglés backscattenng), es decir, la reflexión de la luz hacia el propio conjunto. Alternativamente, en caso de aguas más turbias, es preferente que el láser sea verde, ya que a pesar de tener más atenuación que un láser azul, el láser verde presenta una retrodispersión menor que la del láser azul. En condiciones de un solo medio de proyección, es decir, la proyección en el aire sin cambio de medio, el abanico plano se proyecta sobre la superficie como una línea recta. Esto no ocurre en los casos en los que existe un cambio de medio, por ejemplo, aire-mirillaagua.Another relevant problem consists of optimizing the scanning assembly to work in media other than air and in particular, submerged in water. To do this, said casing is waterproof and said laser is green or blue. The green or blue laser attenuates less underwater than other types of lasers and therefore projects further away. In environments with clear or slightly turbid waters, it is especially preferred that the laser be blue since it presents less attenuation than the green laser, despite having more backscattenng, that is, the reflection of light towards itself. set. Alternatively, in the case of more turbid waters, it is preferable for the laser to be green, since despite having more attenuation than a blue laser, the green laser has less backscattering than the blue laser. Under conditions of a single projection medium, that is, projection in the air without change of medium, the flat fan is projected onto the surface as a straight line. This does not occur in cases where there is a change of medium, for example, air-water sight glass.

Asimismo, la invención también abarca otras características de detalle ilustradas en la descripción detallada de una forma de realización de la invención y en las figuras que la acompañan. Likewise, the invention also encompasses other detailed features illustrated in the detailed description of an embodiment of the invention and in the accompanying figures.

Descripción de los dibujosDescription of the drawings

Otras ventajas y características de la invención se aprecian a partir de la siguiente descripción, en la que, sin ningún carácter limitativo, se relatan unas formas preferentes de realización de la invención, haciendo mención de los dibujos que se acompañan. Las figuras muestran:Other advantages and characteristics of the invention can be seen from the following description, in which, without any limiting character, some preferred embodiments of the invention are reported, making reference to the accompanying drawings. The figures show:

Fig. 1, muestra una representación gráfica esquemática para explicar el fenómeno de la reflexión.Fig. 1 shows a schematic graphic representation to explain the reflection phenomenon.

Fig. 2, muestra una representación gráfica esquemática para explicar el fenómeno de la refracción.Fig. 2 shows a schematic graphic representation to explain the phenomenon of refraction.

Fig. 3, un modelo esquemático del modelo geométrico del procedimiento de proyección de un haz de luz puntual sobre una superficie final de proyección.Fig. 3, a schematic model of the geometric model of the projection procedure of a point light beam onto a final projection surface.

Figs. 4a a 4g, diagramas explicativos de la influencia de la mala calibración de cada parámetro del modelo según la invención.Figs. 4a to 4g, diagrams explaining the influence of poor calibration of each parameter of the model according to the invention.

Fig. 5. modelo esquemático del modelo geométrico, el punto de vista y el objetivo se mantienen perpendiculares al rayo de luz saliente para αx = αy = 0° a lo largo de las simulaciones.Fig. 5. Schematic model of the geometric model, the viewpoint and the target are kept perpendicular to the outgoing light ray for α x = α y = 0° throughout the simulations.

Fig. 6, vista de los patrones de puntos de proyección sobre la superficie final de proyección, distorsionados para diferentes valores de p a 1 m de distancia.Fig. 6, view of the projection point patterns on the final projection surface, distorted for different values of p at 1 m distance.

Fig. 7, esquema de la desviación máxima A del patrón deseado de líneas rectas para un número creciente de puntos de ruta.Fig. 7, diagram of the maximum deviation A from the desired pattern of straight lines for an increasing number of waypoints.

Figs. 8a a 8e, diagramas de la influencia del número de puntos de ruta por línea en la máxima desviación de la luz recta entre puntos de ruta.Figs. 8a to 8e, diagrams of the influence of the number of waypoints per line on the maximum deviation of straight light between waypoints.

Figs. 9a a 9e, diagramas de máximo error de ajuste de línea cuando el plano final de proyección real no se encuentra necesariamente a la distancia nominal de 1000 mm.Figs. 9a to 9e, diagrams of maximum line fit error when the actual final projection plane is not necessarily at the nominal distance of 1000 mm.

Fig. 10, diagrama del campo de visión (FoV) a una distancia de 1 m.Fig. 10, diagram of the field of view (FoV) at a distance of 1 m.

Fig. 11, una vista esquemática en perspectiva de un conjunto de escaneo según la invención con dos cambios de medio, en una primera posición de escaneo.Fig. 11, a schematic perspective view of a scanning assembly according to the invention with two medium changes, in a first scanning position.

Fig. 12, una vista esquemática en perspectiva de un conjunto de escaneo según la invención con tres cambios de medio, en una primera posición de escaneo. Fig. 12, a schematic perspective view of a scanning assembly according to the invention with three medium changes, in a first scanning position.

Descripción detallada de una forma de realización de la invenciónDetailed description of an embodiment of the invention

A continuación, sobre la base de las figuras 1 a 10, se expone el modelo geométrico propuesto la proyección de un haz de luz 1 puntual sobre una superficie final de proyección 100 y para su aplicación en el caso particular de un escáner láser submarino.Next, on the basis of Figures 1 to 10, the proposed geometric model for the projection of a point light beam 1 on a final projection surface 100 and for its application in the particular case of an underwater laser scanner is presented.

A. Aproximación geométricaA. Geometric approximation

Este apartado reúne primero tres principios bien conocidos, a saber, la reflexión, la refracción y la intersección del plano lineal correspondiente a la superficie final de proyección 100, sobre los cuales se construye el modelo matemático. A continuación, se revisa la composición de las coordenadas para transformar los puntos y vectores en diferentes marcos de referencia, así como los cuaterniones.This section first brings together three well-known principles, namely reflection, refraction and intersection of the linear plane corresponding to the final projection surface 100, on which the mathematical model is built. Next, the composition of the coordinates is reviewed to transform the points and vectors in different reference frames, as well as the quaternions.

1) Reflexión: tal y como se aprecia en la Figura 1, el vector de dirección del haz de luz resultante de la reflexión de un rayo con vector Vn en una superficie con n normal (dado que Vny n son vectores unitarios) se calcula como:1) Reflection: as seen in Figure 1, the direction vector of the light beam resulting from the reflection of a ray with vector Vn on a surface with n normal (since Vn and n are unit vectors) is calculated as :

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Figure imgf000010_0001

2) Refracción: en el segundo caso, cuando un haz de luz 1 con vector Vn topa con una superficie de refracción con n normal que separa dos medios con coeficientes de refracción diferenciados, ( r y rout, respectivamente), y suponiendo que Vin y n son vectores unitarios, el vector de dirección del rayo refractado resultante puede expresarse como:2) Refraction: in the second case, when a light beam 1 with vector Vn encounters a refraction surface with normal n that separates two media with differentiated refraction coefficients, (r and rout, respectively), and assuming that Vin and n are unit vectors, the direction vector of the resulting refracted ray can be expressed as:

Figure imgf000010_0002
Figure imgf000010_0002

3) Intersección de una recta con un plano: el punto de intersección P entre una línea l = Áv + lo y un plano n e n - x = d se calcula como:3) Intersection of a line with a plane: the point of intersection P between a line l = Á v + lo and a plane n e n - x = d is calculated as:

Figure imgf000011_0003
Figure imgf000011_0003

4) Composición: la posición de un marco de coordenadas A con respecto al marco de coordenadas mundial W está dada por {W}^ {a> pero, por simplicidad, a partir de ahora se denominará £a. En el espacio tridimensional, se compone de 6 grados de libertad:4) Composition: The position of a coordinate frame A with respect to the world coordinate frame W is given by {W}^ { a > but for simplicity it will henceforth be called £ a . In three-dimensional space, it is composed of 6 degrees of freedom:

Figure imgf000011_0001
Figure imgf000011_0001

Para cambiar el marco de referencia en el que se expresan las coordenadas tridimensionales de un punto, se utiliza generalmente la siguiente ecuación:To change the reference frame in which the three-dimensional coordinates of a point are expressed, the following equation is generally used:

Figure imgf000011_0004
Figure imgf000011_0004

donde {W}t{A> es la traslación relativa de {A} con respecto a {W} y {W}R{a} es la rotación relativa de {A} con respecto a {W}. Esta operación se llama composición y puede ser expresada en una forma más compacta:where {W}t{A> is the relative translation of {A} with respect to {W} and {W}R{ a } is the relative rotation of {A} with respect to {W}. This operation is called composition and can be expressed in a more compact form:

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Figure imgf000011_0002

Las coordenadas de un vector pueden expresarse con respecto a un marco de coordenadas diferente simplemente girándola:The coordinates of a vector can be expressed with respect to a different coordinate frame simply by rotating it:

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Figure imgf000011_0005

Las líneas y los planos pueden caracterizarse utilizando un punto y un vector. Una recta se define por cualquier punto arbitrario en ella y su vector de dirección, mientras que un plano se representa por cualquier punto arbitrario en ella y su vector normal. Por lo tanto, la expresión de una recta o de un plano con respecto a un sistema de referencia diferente se reduce a la aplicación de la transformación correspondiente a su punto y vector de definición.Lines and planes can be characterized using a point and a vector. A line is defined by any arbitrary point on it and its direction vector, while a plane is represented by any arbitrary point on it and its normal vector. Therefore, the expression of a line or a plane with respect to a different reference system is reduced to the application of the transformation corresponding to its definition point and vector.

Cuaterniones: Un cuaternión normalizado es un cuaternión de la forma:Quaternions: A normalized quaternion is a quaternion of the form:

Figure imgf000012_0001
Figure imgf000012_0001

Que cumple con la ecuación:Which meets the equation:

Figure imgf000012_0002
Figure imgf000012_0002

Los cuaterniones pueden representar fácilmente las rotaciones alrededor de un eje determinado. La rotación de un ángulo Q sobre un eje unitario u = [ux Uy Uz]T se puede expresarse con el cuaternión normalizado:Quaternions can easily represent rotations around a given axis. The rotation of an angle Q about a unit axis u = [ux Uy Uz]T can be expressed with the normalized quaternion:

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Figure imgf000012_0003

La matriz de rotación 3x3 asociada a un cuaternión normalizado es:The 3x3 rotation matrix associated with a normalized quaternion is:

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Figure imgf000012_0004

B. Parámetros del modeloB. Model parameters

La figura 3 muestra el modelo geométrico para explicar el procedimiento de proyección de un haz de luz 1 puntual sobre una superficie final de proyección 100 para el caso de tres medios distintos. En este caso particular, el haz de luz 1, se refiere preferentemente a un haz de luz láser destinada a ser montado en un vehículo submarino. El modelo se compone de 4 elementos principales: un emisor 6 del haz de luz 1, a modo de fuente puntual de láser, unos medios de redireccionamiento 8 como, por ejemplo, un espejo biαxial o un espejo MEMS, una mirilla 14 plana, denominada en la técnica como puerto de visualización o más habitualmente por su versión inglesa viewport, utilizado como ventana transparente que separa un primer medio 2, que es el aire y un segundo medio 4 que es el agua diferentes, y un objetivo a escanear consistente en una superficie final de proyección 100. Finalmente, la mirilla 14 representa un tercer medio que puede ser de vidrio, plexiglás o similar. Al construir el modelo se han hecho las siguientes suposiciones:Figure 3 shows the geometric model to explain the procedure for projecting a point light beam 1 onto a final projection surface 100 for the case of three different media. In this particular case, the light beam 1 preferably refers to a light beam laser intended to be mounted on an underwater vehicle. The model is made up of 4 main elements: an emitter 6 of the light beam 1, as a laser point source, redirection means 8 such as, for example, a biα x ial mirror or a MEMS mirror, a flat peephole 14 , referred to in the art as a viewing port or more commonly by its English version viewport, used as a transparent window that separates a first medium 2, which is air, and a second medium 4, which is water, and a consistent target to be scanned. on a final projection surface 100. Finally, the viewing window 14 represents a third medium that may be made of glass, plexiglass or the like. When building the model the following assumptions have been made:

1) Haz de luz 1: el haz de luz 1 en este caso es un láser que se considera como un haz de luz 1 puntual. Este haz de luz 1 emitido se modela como una línea recta, que representa el eje longitudinal central del haz de luz 1 real. Este haz de luz 1 está alineado con el eje x de su eje de referencia local {L}. 1) Light beam 1: Light beam 1 in this case is a laser which is considered as a spot light beam 1. This emitted light beam 1 is modeled as a straight line, which represents the central longitudinal axis of the actual light beam 1. This light beam 1 is aligned with the x-axis of its local reference axis {L}.

2) Medios de redireccionamiento 8: los medios de redireccionamiento 8, están formados por una superficie de reflexión para reflejar el haz de luz 1 incidente, que puede ser girada mediante un accionamiento motorizado. Por ejemplo, puede ser un espejo MEMS (de su acrónimo inglés Micro-electro-mechanical system) y en la figura están modelados en la figura como un prisma rectangular. Estos medios de redireccionamiento 8 pueden ser girados los primer y segundo ángulos (ax, ay) de giro, respectivamente alrededor de dos de sus ejes (x, y). El origen de su marco de referencia local {M} está situado en el centro de rotación 16. La superficie de reflexión de los medios de redireccionamiento 8 del espejo se representa entonces por el plano 2) Redirection means 8: The redirection means 8 are formed by a reflection surface to reflect the incident light beam 1, which can be rotated by a motorized drive. For example, it can be a MEMS mirror (from its English acronym Micro-electro-mechanical system) and in the figure they are modeled in the figure as a rectangular prism. These redirection means 8 can be rotated by the first and second rotation angles ( ax, ay) , respectively around two of their axes ( x, y). The origin of its local reference frame {M} is located at the center of rotation 16. The reflection surface of the redirection means 8 of the mirror is then represented by the plane

wm, que está a una distancia tM del centro de rotación, y cuya normal está alineada con la dirección local z'. wm , which is at a distance tM from the center of rotation, and whose normal is aligned with the local direction z'.

Tal y como se aprecia en la figura 3, el modelo de escáner láser submarino de esta forma de realización está dibujado en 2D sólo por simplicidad. En realidad, las direcciones y de los diferentes ejes de coordenadas no tienen por qué ser paralelas. As seen in Figure 3, the underwater laser scanner model of this embodiment is drawn in 2D only for simplicity. In reality, the y directions of the different coordinate axes do not have to be parallel.

Tabla I: Parámetros del modelo.Table I: Model parameters.

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Figure imgf000014_0001

3) Mirilla 14: la mirilla 14 plano también está modelada como un prisma rectangular. El plano XY medio n v es el plano de simetría que pasa por el origen de su eje de coordenadas de referencia local {V}. Paralelamente a él están los planos de refracción interior y exterior (nv0 and nv1, respectivamente) a una distancia tv/2 de él. Ambos desvían el haz de luz 1 según los tres índices de refracción respectivos r]0, nv y n1. Los vectores normales de los 3 planos son paralelos a la dirección local z. 3) Sight Glass 14: Sight glass 14 plane is also modeled as a rectangular prism. The mean XY plane n v is the symmetry plane passing through the origin of its local reference coordinate axis {V}. Parallel to it are the inner and outer refraction planes (nv0 and nv1, respectively) at a distance t v /2 from it. Both bend the light beam 1 according to the three respective refractive indices r]0, n v and n 1 . The normal vectors of the 3 planes are parallel to the local z direction.

4) Superficie final de proyección 100: el objeto a escanear está representado por un plano que representa la superficie final de proyección 100, wr . El plano que define la superficie final de proyección 100 pasa por el origen de su marco de coordenadas de referencia local {T} y su normal n r está alineada con la dirección local z. 4) Final projection surface 100: The object to be scanned is represented by a plane that represents the final projection surface 100, w r . The plane defining the final projection surface 100 passes through the origin of its local reference coordinate frame {T} and its normal n r is aligned with the local z direction.

Los diferentes elementos del modelo se parametrizan según la tabla I. Una vez construido el modelo, según la invención, los únicos parámetros que pueden ser variados para realizar el escaneo de un objetivo son el primer y segundo ángulos (αx , αy ) de giro de los medios de redireccionamiento 8. Por lo tanto, se asume que todos los demás parámetros son constantes y se definen como r = [& %m tM & tv n nv n1 <ír].The different elements of the model are parameterized according to Table I. Once the model is built, according to the invention, the only parameters that can be varied to scan a target are the first and second angles (α x , α y ) of rotation of redirection means 8. Therefore, all other parameters are assumed to be constant and are defined as r = [& % m t M & t v n n v n1 <ír].

Como nota complementaria, cabe destacar que el modelo presentado para el escaneo submarino puede aplicarse inmediatamente al escaneo en el aire sin necesidad de una mirilla 14, ajustando los respectivos índices de refracción como sigue: n0 = nv = n1. As a complementary note, it should be noted that the model presented for underwater scanning can be immediately applied to scanning in air without the need for a sight glass 14, adjusting the respective refractive indices as follows: n 0 = n v = n1.

Algoritmo 1 Cálculo de un punto S en {W} en función de losAlgorithm 1 Calculation of a point S in {W} based on the

parámetros del modelomodel parameters

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Figure imgf000015_0001

C. Aplicación del modeloC. Application of the model

El primer objetivo del modelo es expresar la posición del punto escaneado S con respecto al marco de referencia global, en función de todos los parámetros del modelo. Es importante destacar que el punto S corresponde a la intersección entre la superficie final de proyección 100 y el haz de luz 1, y está contenido en una superficie de emisión objetivo 0 , que preferentemente es un plano. En condiciones normales de operación, la superficie final de proyección 100 no es conocida a priori. Este hecho no constituye en ningún caso una limitación del procedimiento según la invención. En dichos casos, basta con definir una superficie final de proyección 100 como un hipotético plano de proyección arbitrario y calcular el punto S como la intersección entre dicha superficie final de proyección 100 y el haz de luz 1. Como la superficie de emisión objetivo 0 contiene tanto al punto S como al vector director del haz de luz 1 rv1, el punto S resultante de la intersección del haz de luz 1 con cualquier superficie final de proyección 100 arbitraria siempre estará contenido en la superficie de emisión objetivo 0.The first objective of the model is to express the position of the scanned point S with respect to the global reference frame, as a function of all the model parameters. It is important to note that the point S corresponds to the intersection between the final projection surface 100 and the light beam 1, and is contained in a target emission surface 0, which is preferably a plane. Under normal operating conditions, the final projection surface 100 is not known a priori. This fact does not constitute in any case a limitation of the process according to the invention. In such cases, it is enough to define a final surface of projection 100 as a hypothetical arbitrary projection plane and calculate the point S as the intersection between said final projection surface 100 and the light beam 1. Since the objective emission surface 0 contains both the point S and the direction vector of the beam of light 1 rv1, the point S resulting from the intersection of light beam 1 with any arbitrary final projection surface 100 will always be contained in the target emission surface 0.

Normalmente, dicho plano de proyección hipotético se define como paralelo al plano de la mirilla. También es corriente elegir una distancia de 1000 mm de la mirilla. Nótese, que dichas decisiones son arbitrarias y por lo tanto no son esenciales para la invención.Typically, such a hypothetical projection plane is defined as parallel to the sight plane. It is also common to choose a distance of 1000 mm from the sight glass. Note that such decisions are arbitrary and therefore not essential to the invention.

Formalmente, {W}S = f (E[αx αy]). Puesto que todos los parámetros en rs e asumen constantes, para una determinada configuración del escáner, el punto iluminado S final sólo depende de una pareja de primer y segundo ángulos (ax, ay) de giro de los medios de redireccionamiento 8:Formally, {W}S = f (E[α x α y ]). Since all parameters in rs e are assumed constant, for a given scanner configuration, the final illuminated point S only depends on a pair of first and second angles ( ax, ay) of rotation of the redirection means 8:

Figure imgf000016_0001
Figure imgf000016_0001

La implementación de la función f se muestra conceptualmente en el algoritmo 1. A partir de ahora, se supone que todas las variables están referidas al eje de coordenadas globales {W}, a menos que se indique explícitamente lo contrario. Téngase en cuenta que esta implementación es conceptual. Por ejemplo, rL ^ £l @ {LVl en la línea 3 del algoritmo, significa que el haz de luz 1 láser rL en el marco de coordenadas mundiales se obtiene de la posición del láser %l y su ecuación relativa al marco local {L}rL. En realidad, esta operación se lleva a cabo como se explica en el apartado A-4).The implementation of the function f is shown conceptually in Algorithm 1. From now on, all variables are assumed to be referred to the global coordinate axis {W}, unless explicitly stated otherwise. Please note that this implementation is conceptual. For example, r L ^ £ l @ {LV l in line 3 of the algorithm, it means that the laser light beam 1 r L in the world coordinate frame is obtained from the laser position % l and its equation relative to the frame local {L} r L . In reality, this operation is carried out as explained in section A-4).

La matriz de rotación R x , αy) en la línea 6 del algoritmo se construye como una multiplicación de dos matrices: una que expresa la rotación alrededor del eje y de los medios de redireccionamiento 8 y otra alrededor de x. La primera matriz Ry y) es la típica matriz de rotación de 3x3 del primer ángulo αy de giro alrededor del eje y. Sin embargo, la construcción de la segunda matriz no es tan directa, porque la rotación se produce alrededor del eje x sin rotar, en lugar de x’ (véase la figura 3). Esta rotación puede expresarse mediante un cuaternión (véase el apartado anterior A-5)). Los valores Q = αx y u = [cosαy 0 sinαy]r pueden ser introducidos en la ecuación 10. El valor de u es la proyección del eje x local original del MEMS sobre el sistema de referencia girado {x’, y ’, z ’} (véase la figura 3). Luego, el cuaternión resultante puede convertirse en una matriz de rotación Rx (ax, αy) con la ecuación 11 (nótese que su dependencia de ay es introducida por u). La matriz de rotación final se obtiene multiplicando ambas matrices:The rotation matrix Rx , α y ) in line 6 of the algorithm is constructed as a multiplication of two matrices: one expressing the rotation around the y axis of the redirection means 8 and another around x. The first matrix R y y ) is the typical 3x3 rotation matrix of the first angle α and rotation around the y axis. However, the construction of the second matrix is not as straightforward, because the rotation occurs around the unrotated x-axis, rather than x' (see Figure 3). This rotation can be expressed by a quaternion (see previous section A-5). The values Q = α x y u = [cos α y 0 sinα y ]r can be introduced into equation 10. The value of u is the projection of the original local x-axis of the MEMS about the rotated reference frame {x', y', z'} (see figure 3). The resulting quaternion can then be converted to a rotation matrix Rx ( ax, α y ) with equation 11 (note that its dependence on ay is introduced by u). The final rotation matrix is obtained by multiplying both matrices:

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Figure imgf000017_0001

D. Aplicación del modelo inversoD. Application of the inverse model

El modelo propuesto se utiliza en la invención para resolver el problema inverso: dado un punto a escanear S predeterminado, ¿qué parejas de primeros y segundos ángulos [ax ay] deben girar los medios de redireccionamiento 8? Este es un problema muy relevante porque al resolverlo permite proyectar el haz de luz 1 láser en cualquier dirección arbitraria dentro de su campo de visión, también denominado en la técnica FoV, por su acrónimo inglés Field of View. Esto es directamente aplicable al escaneo 3D: cuando se escanea un objetivo, el haz de luz 1 láser debe ser dirigido para proyectar un patrón dado en la escena. Este patrón es un conjunto de puntos de ajuste conocidos que el láser necesita para iluminar en un orden particular. Utilizando unos medios de redireccionamiento 8 como, por ejemplo, un espejo MEMS biαxial y resolviendo el problema inverso antes mencionado, en principio, cualquier patrón arbitrario puede ser proyectado.The proposed model is used in the invention to solve the inverse problem: given a predetermined scanning point S, which pairs of first and second angles [ax ay] should the redirection means 8 rotate? This is a very relevant problem because solving it allows the laser light beam to be projected in any arbitrary direction within its field of view, also called in the FoV technique, by its English acronym Field of View. This is directly applicable to 3D scanning: when a target is scanned, the laser light beam must be directed to project a given pattern onto the scene. This pattern is a set of known setpoints that the laser needs to illuminate in a particular order. Using redirection means 8 such as, for example, a biα x ial MEMS mirror and solving the aforementioned inverse problem, in principle, any arbitrary pattern can be projected.

Tal y como ha sido expresado en la sección anterior, en condiciones normales de operación, la superficie final de proyección 100 no es conocida a priori. Sin embargo, este hecho no constituye en ningún caso una limitación del sistema según la invención. En dichos casos, basta con definir un hipotético plano de proyección arbitrario (ver por ejemplo la figura 11) y calcular la curva definida por la intersección entre dicho plano y la superficie de emisión objetivo 0 :As has been expressed in the previous section, under normal operating conditions, the final projection surface 100 is not known a priori. However, this fact does not constitute in any case a limitation of the system according to the invention. In such cases, it is enough to define a hypothetical arbitrary projection plane (see for example Figure 11) and calculate the curve defined by the intersection between said plane and the target emission surface 0:

Figure imgf000017_0002
Figure imgf000017_0002

Después, se toma cualquier punto S que esté contenido en dicha curva y que quede dentro del campo de visión FoV del sistema:Then, any point S that is contained in said curve and that is within the field of view FoV of the system is taken:

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Figure imgf000018_0003

Resolver el problema inverso significa invertir la función f en la ecuación (12). Sin embargo, hacerlo analíticamente es una tarea muy compleja porque las variables de la pareja de primer y segundo ángulos [αx , αy ] de giro aparecen varias veces con diferentes exponentes y dentro de diferentes funciones trigonométricas. Por lo tanto, preferentemente en la invención se basa un enfoque numérico.Solving the inverse problem means inverting the function f in equation (12). However, doing it analytically is a very complex task because the variables of the pair of first and second angles [ α x , α y ] of rotation appear several times with different exponents and within different trigonometric functions. Therefore, preferably a numerical approach is based on the invention.

1) Un solo punto: La pareja de primer y segundo ángulos [α*x, α*y] de giro que logra la proyección del punto S en el objetivo, es decir, en la superficie final de proyección 100, debe cumplir con la ecuación:1) A single point: The pair of first and second angles [α* x , α* y ] of rotation that achieves the projection of point S on the objective, that is, on the final projection surface 100, must comply with the equation:

Figure imgf000018_0001
Figure imgf000018_0001

Estos valores se pueden calcular de forma iterativa utilizando el solucionador de Ceres de mínimos cuadrados no lineales, como el que se encuentra en el sitio http://ceres-solver.org/. Para ello, el error residual a minimizar es el siguiente:These values can be computed iteratively using the Ceres nonlinear least squares solver, such as the one found on the site http://ceres-solver.org/. To do this, the residual error to minimize is the following:

Figure imgf000018_0002
Figure imgf000018_0002

Como en cualquier solucionador iterativo, se requiere una conjetura inicial. En este problema, comenzar con αx = αy = 0° es usualmente lo suficientemente bueno para que el solucionador converja hacia la solución.As with any iterative solver, an initial guess is required. In this problem, starting with α x = α y = 0° is usually good enough for the solver to converge to the solution.

2) Función aproximada: Los patrones de escaneo 3D reales pueden estar compuestos de cientos o miles de puntos de ajuste. Una forma directa de calcular las parejas de primer y segundo ángulos (αx, αy) de giro requeridos sería calcular cada pareja de primer y segundo ángulos (αx, αy) de giro correspondientes a cada punto de ajuste, como se ha visto antes. Este enfoque, sin embargo, no sería eficiente. En principio, encontrar un enfoque más eficiente podría permitir que el patrón de proyección se cambiase en tiempo real. Esto permitiría que el sensor encargado de captar el patrón de luz proyectado aumentase su resolución en áreas interesantes de la FoV a medida que escanease o que la disminuyese para acelerar la reconstrucción 3D.2) Approximate function: Actual 3D scan patterns can be composed of hundreds or thousands of fit points. A direct way to calculate the pairs of first and second angles (α x , α y ) of rotation required would be to calculate each pair of first and second angles (α x , α y ) of rotation corresponding to each adjustment point, as has been seen before. This approach, however, would not be efficient. In principle, find a more approach efficient could allow the projection pattern to be changed in real time. This would allow the sensor responsible for capturing the projected light pattern to increase its resolution in interesting areas of the FoV as it scanned or to decrease its resolution to speed up the 3D reconstruction.

Un patrón arbitrario Q que consiste en n puntos puede ser expresado como:An arbitrary pattern Q consisting of n points can be expressed as:

Figure imgf000019_0003
Figure imgf000019_0003

Donde:Where:

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Figure imgf000019_0004

En consecuencia, para proyectar el patrón, el conjunto de parejas de primer y segundo ángulos (αx, αy) de giro necesarios puede ser calculado como:Consequently, to project the pattern, the set of pairs of first and second angles (α x , α y ) required of rotation can be calculated as:

Figure imgf000019_0001
Figure imgf000019_0001

Igual que anteriormente, encontrar la expresión analítica de la función inversa f-1 es complejo. En cambio, sería muy beneficioso encontrar una función g más simple y aproximada, que produjera valores aproximados para la pareja de primer y segundo ángulos [áx áy] correspondientes a un punto de proyección arbitrario S sobre la superficie final de proyección 100:As before, finding the analytical expression of the inverse function f-1 is complex. Instead, it would be very beneficial to find a simpler and more approximate function g , which would produce approximate values for the pair of first and second angles [áx áy] corresponding to an arbitrary projection point S on the final projection surface 100:

Figure imgf000019_0002
Figure imgf000019_0002

Estos valores se utilizarían entonces para proyectar un punto de ajuste aproximado S sobre la superficie final de proyección, que sería lo suficientemente cercano a la S original: These values would then be used to project an approximate fit point S onto the final projection surface, which would be close enough to the original S :

Figure imgf000020_0002
Figure imgf000020_0002

Esto se haría para todos los puntos del patrón:This would be done for all points in the pattern:

Figure imgf000020_0003
Figure imgf000020_0003

Más específicamente, la función g es elegida para ser un polinomio de 5° grado en Sx y Sy:More specifically, the function g is chosen to be a 5th degree polynomial in Sx and Sy:

Figure imgf000020_0004
Figure imgf000020_0004

Ox y Oy son los vectores del coeficiente del polinomio que dan los correspondientes ángulos aproximados áx y áy, respectivamente. No se utiliza la componente z de S porque es un parámetro redundante que viene determinado por la posición del plano de destino nTen la superficie final de proyección 100. Ox and Oy are the vectors of the polynomial coefficient that give the corresponding approximate angles áx and áy, respectively. The z component of S is not used because it is a redundant parameter that is determined by the position of the target plane nT on the final projection surface 100.

Los vectores de coeficientes Ox y Oy se encuentran numéricamente usando el solucionador Ceres, consultable en línea en el sitio http://ceres-solver.org. En primer lugar, se define un patrón arbitrario Q que contiene n puntos de ajuste. Luego, el residuo que se pasa al solucionador es:The Ox and Oy coefficient vectors are found numerically using the Ceres solver, available online at http://ceres-solver.org. First, an arbitrary pattern Q containing n fit points is defined. Then, the residual that is passed to the solver is:

Figure imgf000020_0001
Figure imgf000020_0001

donde y ál se calculan usando las ecuaciones (22) y (23). La expresión formal conjunta resultante para los vectores de coeficiente optimizado t0-*- ay\ es entonces: where and á are calculated using equations (22) and (23). The resulting joint formal expression for the optimized coefficient vectors t0-*- ay\ is then:

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Para evaluar el rendimiento de la función aproximada propuesta, se utiliza un patrón consistente en 50x50 puntos de ajuste equidistantes repartidos por todo el campo de visión o FoV. Los valores de todos los diferentes parámetros de los sensores se recogen en la tabla II. Téngase en cuenta que en esta forma de realización la superficie final de proyección 100 se encuentra a una distancia de 1 m de los medios de redireccionamiento 8, es decir el espejo MEMS.To evaluate the performance of the proposed approximate function, a pattern consisting of 50x50 equidistant adjustment points spread over the entire field of view or FoV is used. The values of all the different sensor parameters are collected in Table II. Note that in this embodiment the final projection surface 100 is located at a distance of 1 m from the redirection means 8, i.e. the MEMS mirror.

Tabla II, valores nominales para los parámetros del modelo.Table II, nominal values for the model parameters.

Las unidades están expresadas en milímetros para las longitudes y en grados para los ángulos.Units are expressed in millimeters for lengths and in degrees for angles.

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El cálculo de cada pareja de primeros y segundos ángulos (αx, αy) de giro correspondientes a cada uno de los puntos de ajuste precisa alrededor de 7 s para un patrón de este tipo. Si se requiriera un cambio de patrón, habría que calcular nuevas parejas de ángulos una vez más, a menos que algunos de los puntos de ajuste pudieran reutilizarse o interpolarse. Utilizando el enfoque aproximado, el tiempo necesario para calcular todas las parejas de primeros y segundo ángulos (αx, αy) de giro se reduce en gran medida a 7 ms para el mismo patrón. Por lo que respecta a la precisión, las distancias máxima y media de punto a punto entre los patrones deseado y aproximado son de 0,013 mm y 0,002 mm, respectivamente. Las parejas de ángulos resultantes calculadas con la función aproximada son también muy similares a los obtenidos, punto por punto: sus diferencias máximas y medias son de 0,12° y 0,07°, respectivamente. Estos resultados confirman que el polinomio de 5° grado es una función de aproximación adecuada para f 1, ya que permite reducir el tiempo de cálculo manteniendo una precisión muy alta. El cálculo de los vectores de los coeficientes Ox y Oy lleva alrededor de 1 minuto, pero sólo es necesario hacerlo una vez porque sólo variarían si algunos de los parámetros del sensor cambiaran.The calculation of each pair of first and second angles (α x , α y ) of rotation corresponding to each of the adjustment points requires around 7 s for a pattern of this type. If a pattern change was required, new pairs of angles would have to be calculated again, unless some of the adjustment points could be reused or interpolated. Using the approximate approach, the time needed to compute all pairs of first and second angles (α x , α y ) of rotation is greatly reduced to 7 ms for the same pattern. In terms of accuracy, the maximum and average point-to-point distances between Desired and approximate patterns are 0.013 mm and 0.002 mm, respectively. The resulting pairs of angles calculated with the approximate function are also very similar to those obtained, point by point: their maximum and average differences are 0.12° and 0.07°, respectively. These results confirm that the 5th degree polynomial is a suitable approximation function for f 1, since it allows reducing the calculation time while maintaining a very high precision. Calculating the vectors of the Ox and Oy coefficients takes about 1 minute, but it only needs to be done once because they would only vary if some of the sensor parameters changed.

El 5° grado del polinomio g ha sido elegido heurísticamente. Se podrían llevar a cabo investigaciones adicionales para detectar funciones potencialmente más apropiadas. Sin embargo, dado que los tiempos de evaluación de los diferentes grados polinómicos son muy similares, su uso probablemente no aumentaría notablemente el rendimiento del sensor.The 5th degree of the polynomial g has been chosen heuristically. Additional research could be conducted to detect potentially more appropriate functions. However, since the evaluation times of the different polynomial degrees are very similar, their use would probably not noticeably increase the performance of the sensor.

E. Estudio de la influencia de los parámetrosE. Study of the influence of parameters

Este apartado tiene por objeto examinar la influencia que tiene cada uno de los parámetros del modelo en el rendimiento global. Con el fin de estudiar el efecto individual de cada parámetro, se modificarán uno a uno mientras se mantiene el resto constante. Los valores nominales de todos los parámetros se recogen en la tabla II, antes mostrada. Las poses <f de todos los elementos están referidas al marco de coordenadas mundiales {W}. Los ángulos de rotación alrededor de los ejes y locales de los medios de redireccionamiento 8, de la mirilla o viewport y del objetivo se representan con 0m, 0y y 0t, respectivamente. 5 es el desplazamiento del marco de referencia del espejo {M} en las direcciones mundiales y y z. lv la posición del marco de referencia de la mirilla en la dirección del mundo z. This section aims to examine the influence that each of the model parameters has on the overall performance. In order to study the individual effect of each parameter, they will be modified one by one while keeping the rest constant. The nominal values of all the parameters are shown in Table II, shown above. The poses <f of all elements are referred to the world coordinate frame {W}. The angles of rotation around the local y axes of the redirection means 8, the viewport and the objective are represented by 0 m , 0y and 0 t , respectively. 5 is the displacement of the mirror reference frame {M} in the world y and z directions. lv the position of the reference frame of the sight in the direction of the world z.

Téngase en cuenta que en esta configuración:Please note that in this configuration:

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donde es el ángulo definido por el haz de luz 1 láser y la normal del plano de los medios de redireccionamiento 8 cuando ax = ay = 0 (ver figura 3).where is the angle defined by the laser light beam 1 and the normal of the plane of the redirection means 8 when ax = ay = 0 (see figure 3).

En esta forma de realización, los distintos índices de refracción n son elegidos del aire, el plexiglás y el agua, respectivamente. El ángulo de giro mecánico máximo para ambos ejes de los medios de redireccionamiento 8, es de decir el espejo MEMS es de 5°, lo que hace que el campo de visión mecánica horizontal y vertical, también denominada Field of View (FoV) sea igual a 10°. Este es un valor típico para los espejos MEMS.In this embodiment, the various refractive indices n are chosen from air, plexiglass and water, respectively. The maximum mechanical turning angle for both axles of The redirection means 8, that is, the MEMS mirror, is 5°, which makes the horizontal and vertical mechanical field of view, also called Field of View (FoV), equal to 10°. This is a typical value for MEMS mirrors.

La sección está estructurada de la siguiente manera: en primer lugar, en la sección E.1 se explica magnitud del error que resulta de una mala calibración de cada parámetro individualmente. A continuación, en la sección E.4 se describen otras fuentes de error en la proyección final. Finalmente, el efecto de los parámetros en el FoV del escáner se estudia en la sección E.4.The section is structured as follows: first, section E.1 explains the magnitude of the error that results from poor calibration of each parameter individually. Other sources of error in the final projection are described below in section E.4. Finally, the effect of the parameters on the FoV of the scanner is studied in section E.4.

E.1 Efecto del error de calibración de los parámetros individuales.E.1 Effect of calibration error of individual parameters.

El modelo que se presenta tiene como objetivo evaluar y reducir los errores de proyección del haz de luz 1 de un escáner submarino.The model presented aims to evaluate and reduce the projection errors of light beam 1 of an underwater scanner.

La principal fuente de errores de proyección es la mala calibración de los parámetros. Un parámetro está mal calibrado cuando su valor real difiere de su valor nominal. El error de proyección introducido por esta mala calibración se define como la distancia entre la posición nominal (esperada) de un punto S y su posición desviada (real) Sm. The main source of projection errors is poor calibration of parameters. A parameter is miscalibrated when its actual value differs from its nominal value. The projection error introduced by this poor calibration is defined as the distance between the nominal (expected) position of a point S and its deviated (actual) position Sm.

Los errores de proyección debidos a parámetros mal calibrados se muestran en la figura 4. La métrica utilizada en todos sus ejes verticales es la distancia media entre la proyección nominal y la mal calibrada para cada punto proyectado (para n puntos de ruta en total, con n = 100):Projection errors due to miscalibrated parameters are shown in Figure 4. The metric used on all vertical axes is the average distance between the nominal and miscalibrated projection for each projected point (for n waypoints in total, with n = 100):

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De estas cifras se pueden extraer varias conclusiones. En primer lugar, puede verse que 0m (directamente relacionado con p, véase la ecuación (26)) es un parámetro muy crítico: una ligera desviación de su valor nominal de sólo 0,2° hace que el error aumente rápidamente (véase la figura 4a). Análogamente, una desviación del valor de Qv de sólo medio grado causa un error medio muy superior a 1 mm (véase la figura 4d). En lo que respecta al índice de refracción del agua, cabe señalar que, en general, depende de diferentes factores, como la longitud de onda de la luz, la salinidad y la temperatura. Para una fuente de láser verde de longitud de onda Á = 532 nm, el índice de refracción del agua de mar ni se sitúa entre 1330 y 1345 para una amplia gama de valores de salinidad. Una discrepancia de este orden implicaría un error promedio de alrededor de 1 mm (véase la figura 4g).Several conclusions can be drawn from these figures. First, it can be seen that 0 m (directly related to p, see equation (26)) is a very critical parameter: a slight deviation from its nominal value of only 0.2° causes the error to increase rapidly (see figure 4a). Similarly, a deviation in the value of Q v of only half a degree causes an average error much greater than 1 mm (see Figure 4d). Regarding the index of refraction of water, it should be noted that, in general, it depends on different factors, such as the wavelength of light, salinity and temperature. For a green laser source of wavelength Á = 532 nm, the refractive index of seawater is between 1330 and 1345 for a wide range of salinity values. A discrepancy of this order would imply an average error of around 1 mm (see Figure 4g).

Además, las posibles variaciones de 5 y tM consideradas son de hasta 1,5 mm, ya que eso es del orden del diámetro de un espejo MEMS típico. Estos valores son suficientes para causar desviaciones notables, especialmente si la precisión requerida es submilimétrica (ver figuras 4b y 4c).Furthermore, the possible variations of 5 and tM considered are up to 1.5 mm, since that is on the order of the diameter of a typical MEMS mirror. These values are sufficient to cause noticeable deviations, especially if the required precision is submillimeter (see figures 4b and 4c).

Por otra parte, la influencia de un espesor de la mirilla ligeramente mal calibrado no es demasiado alta (1 cm de desviación supone un error medio de alrededor de 0,3 mm, véase la figura 4f). Del mismo modo, un error en la distancia de la mirilla de hasta 1 cm no haría que el error medio aumentara más de 0,4 mm (véase la figura 4e). En estos dos últimos casos, existen instrumentos de medición estándar que pueden proporcionar fácilmente mediciones de longitudes con una precisión superior a 1 cm.On the other hand, the influence of a slightly miscalibrated sight glass thickness is not too high (1 cm deviation means an average error of about 0.3 mm, see Figure 4f). Similarly, an error in sight distance of up to 1 cm would not increase the average error by more than 0.4 mm (see Figure 4e). In these last two cases, there are standard measuring instruments that can easily provide length measurements with an accuracy of better than 1 cm.

E.2 Otras fuentes de errorE.2 Other sources of error

El modelo presentado permite la investigación de diferentes fuentes de errores, aparte de la mala calibración de los parámetros. Esta sección estudia la magnitud de los errores de proyección con parámetros perfectamente calibrados. Las fuentes de error consideradas dependen del número de puntos de ruta utilizados por línea (sección E.2-1 a continuación) y de la distancia real a la superficie final de proyección 100 (sección E.2-2 a continuación). El objetivo de esta sección es ayudar a tener una visión más profunda sobre qué valores de los parámetros nominales son óptimos.The presented model allows the investigation of different sources of errors, apart from poor calibration of the parameters. This section studies the magnitude of projection errors with perfectly calibrated parameters. The sources of error considered depend on the number of waypoints used per line (section E.2-1 below) and the actual distance to the final projection surface 100 (section E.2-2 below). The goal of this section is to help get a deeper insight into what nominal parameter values are optimal.

En los siguientes resultados, tanto la mirilla como el de la superficie final de proyección 100 se mantienen perpendiculares al haz de luz 1 láser reflejado saliente cuando αx = αy = 0° (véase la figura 5). Por lo tanto:In the following results, both the sight glass and the final projection surface 100 remain perpendicular to the outgoing reflected laser light beam 1 when α x = α y = 0° (see Figure 5). Therefore:

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) El número de puntos de ruta por línea: El modelo presentado puede utilizarse para compensar las distorsiones introducidas por unos medios de redireccionamiento 8, tales como espejo biαxial, y por la doble refracción de esta forma de realización, que dependen principalmente de fi (véase la figura 8). De esta manera, puede calcular los ángulos necesarios para proyectar un número determinado de puntos de ruta, también denominados como waypoints, en sus posiciones deseadas. No obstante, el movimiento de los medios de redireccionamiento 8 entre los puntos de ruta sigue las trayectorias distorsionadas que se muestran en la figura 7, introduciendo una distorsión con respecto a la línea recta correspondiente.) The number of waypoints per line: The model presented can be used to compensate for the distortions introduced by redirection means 8, such as biα x ial mirror, and by the double refraction of this embodiment, which depend mainly on fi (see figure 8). In this way, you can calculate the angles necessary to project a given number of waypoints, also called waypoints, to your desired positions. However, the movement of the redirection means 8 between the waypoints follows the distorted trajectories shown in Figure 7, introducing a distortion with respect to the corresponding straight line.

La desviación A del patrón de luz real del deseado depende en gran medida del número de puntos de ruta utilizados por línea, como se muestra en la figura 7. Las líneas curvas muestran las trayectorias reales del haz de luz 1 una vez proyectado sobre la superficie final de proyección 100 entre los puntos de ruta. Intuitivamente, la desviación A debería disminuir cuando se utilizan más puntos de ruta por línea: cuanto menor sea la distancia entre dos puntos de ruta consecutivos, menor será también la desviación A. La evolución real se muestra en la figura 8.The deviation A of the actual light pattern from the desired one depends largely on the number of waypoints used per line, as shown in Figure 7. The curved lines show the actual paths of light beam 1 once projected onto the surface end of projection 100 between waypoints. Intuitively, the deviation A should decrease when more waypoints are used per line: the smaller the distance between two consecutive waypoints, the smaller the deviation A. The actual evolution is shown in Figure 8.

Se pueden sacar algunas conclusiones de estas tramas. En general, cuanto mayor sea el número de puntos de ruta por línea, menor será la desviación. Sin embargo, esto introduce una contrapartida, ya que el aumento del número de puntos de ruta por línea puede significar, en principio, mayores requisitos de capacidad memoria de cálculo y tiempo de escaneo.Some conclusions can be drawn from these plots. In general, the greater the number of waypoints per line, the smaller the deviation. However, this introduces a trade-off, since increasing the number of waypoints per line can mean, in principle, greater requirements for computing memory capacity and scanning time.

La desviación también puede reducirse al mínimo reduciendo fi (véase la figura 8a). Este es un resultado esperado, ya que un fi más pequeño introduce naturalmente menos desviación, como se ve en la figura 6. Sin embargo, esta reducción suele estar limitada en la práctica por el módulo láser (o una combinación alternativa de espejos), que obstruiría la luz reflejada para fi ^ 0°. Otra razón para mantener f i lo más pequeño posible es aumentar la superficie reflectante efectiva del espejo (en realidad, un haz de luz láser 1 tiene un determinado diámetro de haz y no es una línea 1D). The deviation can also be minimized by reducing fi (see Figure 8a). This is an expected result, as a smaller fi naturally introduces less drift, as seen in Figure 6. However, this reduction is often limited in practice by the laser module (or an alternative combination of mirrors), which would obstruct the reflected light for fi ^0°. Another reason to keep fi as small as possible is to increase the effective reflective surface of the mirror (actually a 1 laser light beam has a certain beam diameter and is not a 1D line).

De manera similar, el aumento de θv en la dirección negativa tiene una influencia positiva en la desviación del patrón (véase la figura 8c). Sin embargo, hacer que θv ≠ 0° tiene otras implicaciones (véase el siguiente apartado). El resto de los parámetros (5, lv y tv) tienen una influencia mucho menor (véanse las figuras 8b, 8d y 8e).Similarly, increasing θ v in the negative direction has a positive influence on the pattern deviation (see Fig. 8c). However, making θ v ≠ 0° has other implications (see next section). The rest of the parameters (5, l v and tv) have a much smaller influence (see Figures 8b, 8d and 8e).

2) Diferente distancia del objetivo: El conjunto de ángulos necesarios para proyectar líneas rectas depende de la distancia a la superficie final de proyección 100, por lo que hay que elegir un cierto valor como nominal. Sin embargo, durante la exploración real, el objetivo puede estar a una distancia diferente, que no se conoce a priori. Este hecho hace que los puntos de proyección correspondientes a la misma línea no estén exactamente uno encima del otro, ya que la superficie final de proyección no tiene porqué ser un plano. La razón de ello es que la doble refracción producida al cambiar dos veces de medio, hace que los puntos Ri de la figura 3 no formen una línea perfectamente recta. Por lo tanto, los planos de luz salientes son en realidad superficies curvadas con curvaturas muy leves.2) Different distance from the target: The set of angles needed to project straight lines depends on the distance to the final projection surface 100, so a certain value must be chosen as nominal. However, during the actual scan, the target may be at a different distance, which is not known a priori. This fact means that the projection points corresponding to the same line are not exactly on top of each other, since the final projection surface does not have to be a plane. The reason for this is that the double refraction produced by changing the medium twice means that the points R i in figure 3 do not form a perfectly straight line. Therefore, the protruding light planes are actually curved surfaces with very slight curvatures.

Con el fin de evaluar la magnitud real del error, se ajustó una línea recta usando los mínimos cuadrados a cada línea de puntos de ruta Si. La métrica utilizada es la distancia máxima desde los puntos del patrón hasta su correspondiente línea ajustada. Los resultados se muestran en la figura 9.In order to evaluate the actual magnitude of the error, a straight line was fitted using least squares to each line of route points Si. The metric used is the maximum distance from the pattern points to their corresponding fitted line. The results are shown in figure 9.

Se puede ver que los parámetros más influyentes son la distancia y la orientación de la mirilla. Con una elección acertada de una pequeña distancia de observación lv y con θv = 0°, la distancia máxima a la correspondiente línea ajustada es muy inferior a 0,05 mm (véanse las figuras 9c y 9d), incluso si el objetivo escaneado se encuentra a una distancia de 4 m (mientras que los ángulos han sido calibrados para 1 m). El resto de los parámetros (fi, 5 y tv) tienen una influencia mucho menor en la magnitud de este error (véanse las figuras 9a, 9b y 9e).It can be seen that the most influential parameters are the distance and orientation of the peephole. With a correct choice of a small observation distance l v and with θ v = 0°, the maximum distance to the corresponding fitted line is much less than 0.05 mm (see Figures 9c and 9d), even if the scanned target It is located at a distance of 4 m (while the angles have been calibrated for 1 m). The rest of the parameters ( fi, 5 and t v ) have a much smaller influence on the magnitude of this error (see Figures 9a, 9b and 9e).

3) Campo de visión (FoV)3) Field of view (FoV)

Una característica relevante del rendimiento de un escáner es su campo de visión, más comúnmente denominado FoV, acrónimo del inglés Field of View, que debe ser lo más grande posible. En el modelo presentado, el área cubierta por el FoV depende principalmente de 3, como se muestra en la figura 10. Según este gráfico, la reducción de 3 también contribuye a aumentar la FoV del escáner.A relevant characteristic of a scanner's performance is its field of view, more commonly called FoV , which should be as large as possible. In the presented model, the area covered by the FoV depends mainly from 3, as shown in Figure 10. According to this graph, reducing 3 also contributes to increasing the FoV of the scanner.

A continuación, sobre la base de la figura 11, muestra un conjunto de escaneo 102 a través del cual se explica en detalle el procedimiento según la invención aplicado a su forma más general, que es en la que se produce un único cambio de medio. Cabe destacar que la figura 4 es una representación esquemática que tiene por objeto de facilitar la comprensión del procedimiento según la invención.Next, on the basis of Figure 11, it shows a scanning assembly 102 through which the procedure according to the invention applied to its most general form, which is in which a single change of medium occurs, is explained in detail. It should be noted that Figure 4 is a schematic representation intended to facilitate understanding of the procedure according to the invention.

La invención prevé un procedimiento de proyección de un haz de luz 1 puntual sobre la superficie final de proyección 100, debiendo el haz de luz 1 ser un haz de luz puntual como, por ejemplo, una luz láser. Con el objeto de explicar de manera sencilla la invención, la superficie final de proyección 100 se representa como un plano. En la práctica, la superficie final de proyección 100 puede presentar cualquier forma y ser completamente irregular.The invention provides for a method of projecting a point light beam 1 onto the final projection surface 100, the light beam 1 having to be a point light beam such as, for example, a laser light. In order to simply explain the invention, the final projection surface 100 is represented as a plane. In practice, the final projection surface 100 may have any shape and be completely irregular.

En este caso, el haz de luz 1 debe pasar a través de un primer medio 2 con un primer índice de refracción y un segundo medio 4 con un segundo índice de refracción. En esta forma de realización el primer medio es aire, mientras que el segundo medio puede ser agua. Por lo tanto, el primer y segundo índices de refracción son distintos entre sí, como para que en condiciones normales esta diferencia cause la refracción en el haz de luz 1 y por lo tanto la deformación del haz de luz 1.In this case, the light beam 1 must pass through a first medium 2 with a first refractive index and a second medium 4 with a second refractive index. In this embodiment the first medium is air, while the second medium may be water. Therefore, the first and second refractive indices are different from each other, such that under normal conditions this difference causes refraction in light beam 1 and therefore the deformation of light beam 1.

En el caso de proyectar un único punto, el procedimiento comprende las etapas de proporcionar un emisor 6 de luz para emitir el haz de luz 1 puntual. Como ya se ha comentado, el haz de luz 1 es preferentemente un haz de luz 1 láser. Además, en la invención también se proporcionan unos medios de redireccionamiento 8 de luz para redireccionar el haz de luz 1 puntual sobre la superficie final de proyección 100. Preferentemente, para mαximizar la velocidad de proyección, los medios de redireccionamiento 8 son un espejo MEMS. No obstante, dentro del alcance de la invención se contemplan otras soluciones como espejos convencionales motorizados, espejos galvanométricos u otras.In the case of projecting a single point, the method comprises the steps of providing a light emitter 6 to emit the point light beam 1. As already mentioned, the light beam 1 is preferably a laser light beam 1. In addition, the invention also provides light redirection means 8 to redirect the spot light beam 1 onto the final projection surface 100. Preferably, to maximize the projection speed, the redirection means 8 is a mirror. MEMS. However, within the scope of the invention, other solutions are contemplated such as conventional motorized mirrors, galvanometric mirrors or others.

Los medios de redireccionamiento 8 están dispuestos a una distancia D conocida y constante respecto al emisor 6. Esto no significa que los medios de redireccionamiento 8 sean estáticos o inmóviles, sino que la distancia lineal relativa entre el punto de salida del haz de luz del emisor 6 y los primer y segundo ejes x, y de los medios de redireccionamiento 8 es constante. Así, los medios de redireccionamiento 8 están montados de manera que pueden girar alrededor de estos primer y un segundo ejes x, y de rotación mostrados en la figura 4.The redirection means 8 are arranged at a known and constant distance D with respect to the emitter 6. This does not mean that the redirection means 8 are static or immobile, but rather that the relative linear distance between the exit point of the light beam of the emitter 6 and the first and second x, y axes of the redirection means 8 is constant. Thus, the redirection means 8 are mounted so that they can rotate around these first and a second x, y axes of rotation shown in Figure 4.

Así, el procedimiento según la invención comprende las etapas adicionales de, conocidos los índices de refracción del primer y segundo medios 2, 4, es decir, aire y agua, calcular previamente una pareja de ángulos formada por un primer ángulo αx de giro para girar los medios de redireccionamiento 8 alrededor del primer eje x de rotación y un segundo ángulo αy de giro para girar los medios de redireccionamiento 8 alrededor del segundo eje y de rotación.Thus, the method according to the invention comprises the additional steps of, knowing the refractive indices of the first and second media 2, 4, that is, air and water, previously calculating a pair of angles formed by a first angle α x of rotation to rotate the redirection means 8 around the first x-axis of rotation and a second angle α y of rotation to rotate the redirection means 8 around the second y-axis of rotation.

Tal y como se ha comentado ya en los párrafos anteriores, esta etapa de cálculo según el algoritmo explicado en los párrafos anteriores se incluyen los primer y segundo índices de refracción para obtener la pareja de primer y segundo ángulos αx, αy de giro. De esta forma, los primer y segundo ángulos αx, αy de giro de los medios de redireccionamiento 8 calculados, son tales permiten compensar la refracción del haz de luz 1, redireccionado por los medios de redireccionamiento 8 al pasar por el segundo medio 4.As already mentioned in the previous paragraphs, this calculation stage according to the algorithm explained in the previous paragraphs includes the first and second refractive indices to obtain the pair of first and second angles α x , α y of rotation. In this way, the first and second angles α .

Una vez calculada la pareja de primer y segundo ángulos αx, αy de giro se giran los medios de redireccionamiento 8 alrededor de los primer y segundo ejes de rotación x, y según la pareja de primer y segundo ángulos αx, αy de giro calculados previamente.Once the pair of first and second angles α x , α and rotation have been calculated, the redirection means 8 are rotated around the first and second axes of rotation x, and according to the pair of first and second angles α previously calculated turns.

De esta forma, una vez que los medios de redireccionamiento 8 han sido girados alrededor de los primer y segundo ejes x, y de rotación para compensar la refracción que sufrirá la luz al cambiar del primer al segundo medio 2, 4, se emite el haz de luz 1 puntual sobre dichos medios de redireccionamiento 8 para la pareja de primer y segundo ángulos αx, αy.In this way, once the redirection means 8 have been rotated around the first and second x and y axes of rotation to compensate for the refraction that the light will suffer when changing from the first to the second means 2, 4, the beam is emitted. of point light 1 on said redirection means 8 for the pair of first and second angles α x , α y .

Gracias a ello, el haz de luz 1 puntual, una vez redirigido por los medios de redireccionamiento 8, al pasar por el segundo medio 4, está contenido en una superficie de emisión objetivo 0. Esta superficie de emisión objetivo 0 corresponde a la superficie en la que estaría contenido el haz de luz 1 cuando es proyectado en la dirección deseada para compensar la refracción. Es decir, preferentemente el plano correspondiente al plano que compensa la refracción del haz de luz 1 al cambiar de medio. Finalmente, el haz de luz 1 contenido en la superficie de emisión objetivo 0 es proyectado sobre la superficie final de proyección 100, es decir que al intersecar el haz de luz 1 girado previamente por los medios de redireccionamiento 8 con la superficie final de proyección 100, se obtiene el correspondiente punto S explicado en los párrafos anteriores en particular en el apartado D.Thanks to this, the point light beam 1, once redirected by the redirection means 8, when passing through the second means 4, is contained in a target emission surface 0. This target emission surface 0 corresponds to the surface in which the light beam 1 would be contained when it is projected in the desired direction to compensate for the refraction. That is, preferably the plane corresponding to the plane that compensates for the refraction of the light beam 1 when changing medium. Finally, the light beam 1 contained in the objective emission surface 0 is projected onto the final projection surface 100, that is, at the same time intersecting the light beam 1 previously rotated by the redirection means 8 with the final projection surface 100, the corresponding point S explained in the previous paragraphs, in particular in section D, is obtained.

En la figura 11, para facilitar la compresión de la invención, se indica también con la referencia S’, el punto correspondiente a la intersección del haz de luz 1 en caso de que no se hubiesen girado los medios de redireccionamiento 8 según la pareja de primer y segundo ángulos (αx, αy) de giro que compensan la refracción del haz de luz 1.In Figure 11, to facilitate the understanding of the invention, the point corresponding to the intersection of the light beam 1 is also indicated with the reference S', in case the redirection means 8 had not been rotated according to the pair of first and second angles (α x , α y ) of rotation that compensate for the refraction of light beam 1.

En la forma preferente de la invención tiene por objetivo mαximizar la velocidad de proyección en la etapa de cálculo se calcula previamente una pluralidad de parejas de primeros ángulos αx de giro para girar los medios de redireccionamiento 8 alrededor del primer eje x de rotación y segundos ángulos αy de giro para girar los medios de redireccionamiento 8 alrededor del segundo eje y de rotación.In the preferred form of the invention, the objective of the invention is to maximize the projection speed. In the calculation stage, a plurality of pairs of first angles α x of rotation are previously calculated to rotate the redirection means 8 around the first axis x of rotation. and second angles α y of rotation for rotating the redirection means 8 around the second axis y of rotation.

Como ya se ha comentado previamente, la etapa de cálculo incluye los primer y segundo índices de refracción para que cada pareja de primer y segundo ángulos αx, αy de giro de la pluralidad de parejas de primeros y segundos ángulos αx, αy de giro calculada compense la refracción de cada haz de luz 1 redireccionado por dichos medios de redireccionamiento 8 al pasar por dicho segundo medio 4, y una vez terminada la etapa de cálculo, para cada pareja de primeros y segundos ángulos αx, αy de giro, se realizan de forma secuencial las etapas de girar los medios de redireccionamiento 8 alrededor de los primer y segundo ejes de rotación x, y según las parejas de primeros y segundos ángulos αx, αy de giro correspondientes, calculados previamente, y emitir un haz de luz 1 puntual sobre los medios de redireccionamiento 8 para cada pareja de primer y segundo ángulos αx, αy. Finalmente, se repiten las etapas de girar y emitir ahora descritas hasta la última pareja de primer y segundo ángulos αx, αy de la pluralidad de parejas de primeros y segundos ángulos αx, αy. Haciendo esto, cada haz de luz 1 puntual emitido, al pasar por dicho segundo medio 4, está contenido en la superficie de emisión objetivo 0 , es decir, que el efecto de la refracción queda compensado para todos y cada uno de los haces de luz 1 emitidos para cada pareja de primer y segundo ángulos αx, αy previamente calculada, de la pluralidad de parejas de primer y segundo ángulos αx, αy correspondientes.As previously mentioned, the calculation step includes the first and second refractive indices so that each pair of first and second angles α x , α y of rotation of the plurality of pairs of first and second angles α x , α y of rotation compensates the refraction of each light beam 1 redirected by said redirection means 8 when passing through said second means 4, and once the calculation step is completed, for each pair of first and second angles α x , α and rotation , the steps of rotating the redirection means 8 around the first and second axes of rotation x, and according to the pairs of first and second angles α a point light beam 1 on the redirection means 8 for each pair of first and second angles α x , α y . Finally, the turning and casting steps now described are repeated until the last pair of first and second angles α x , α y of the plurality of pairs of first and second angles α x , α y . By doing this, each emitted point light beam 1, when passing through said second medium 4, is contained in the objective emission surface 0, that is, the effect of refraction is compensated for each and every one of the light beams. 1 issued for each pair of first and second angles α x , α y previously calculated, of the plurality of pairs of corresponding first and second angles α x , α y .

En una forma de realización alternativa del procedimiento según la invención las etapas de: [c] calcular previamente una pareja formada por:In an alternative embodiment of the process according to the invention the steps of: [c] previously calculate a pair formed by:

[i] un primer ángulo αx de giro para girar los medios de redireccionamiento 8 alrededor del primer eje x de rotación y[i] a first angle α x of rotation for rotating the redirection means 8 around the first axis x of rotation y

[ii] un segundo ángulo αy de giro para girar dichos medios de redireccionamiento 8 alrededor del segundo eje y de rotación,[ii] a second angle α y of rotation to rotate said redirection means 8 around the second axis y of rotation,

[iii] incluyéndose en la etapa de cálculo los primer y segundo índices de refracción para que la pareja de primer y segundo ángulos αx, αy de giro compensen la refracción del haz de luz 1 redireccionado por los medios de redireccionamiento 8 al pasar por el segundo medio 4,[iii] including in the calculation stage the first and second refraction indices so that the pair of first and second angles α x , α y of rotation compensate the refraction of the light beam 1 redirected by the redirection means 8 when passing through the second half 4,

[d] girar los medios de redireccionamiento 8 alrededor de los primer y segundo ejes de rotación x, y según la pareja de primer y segundo ángulos αx, αy de giro calculados previamente, y[d] rotate the redirection means 8 around the first and second axes of rotation x, y according to the pair of first and second angles α x , α y of rotation previously calculated, and

[e] emitir un haz de luz 1 puntual sobre los medios de redireccionamiento 8 para la pareja de primer y segundo ángulos αx, αy, de manera que dicho haz de luz 1 puntual, al pasar por dicho segundo medio 4, esté contenido en una superficie de emisión objetivo 0 ,[e] emit a point light beam 1 on the redirection means 8 for the pair of first and second angles α x , α y , so that said point light beam 1, when passing through said second means 4, is contained on a target emission surface 0,

se realizan conjuntamente y de forma secuencial para una pluralidad de parejas de primeros y segundos ángulos αx, αy de giro, de manera que cada haz de luz 1 puntual, al pasar por dicho segundo medio 4, esté contenido en dicha superficie de emisión objetivo 0.They are carried out jointly and sequentially for a plurality of pairs of first and second angles α x , α and rotation, so that each point light beam 1, when passing through said second means 4, is contained in said emission surface goal 0.

Finalmente, la figura 12 muestra un conjunto de escaneo esquemático, destinado a un vehículo submarino. En este caso, el conjunto se deferencia de la forma de realización de la figura 11 en que se producen tres cambios de medio. Así, el primer medio 2 es aire, el segundo medio 4 es agua, mientras que el tercer medio es la mirilla formada por un medio sólido y transparente, como por ejemple de vidrio o de plexiglás. Para el resto de elementos, se hace referencia a los párrafos anteriores referentes a la figura 11.Finally, Figure 12 shows a schematic scan assembly, intended for an underwater vehicle. In this case, the assembly differs from the embodiment of Figure 11 in that three medium changes occur. Thus, the first medium 2 is air, the second medium 4 is water, while the third medium is the peephole formed by a solid and transparent medium, such as glass or plexiglass. For the rest of the elements, reference is made to the previous paragraphs referring to figure 11.

También sobre la base de esta forma de realización, se describe a continuación el procedimiento de escaneo por láser según la invención. El procedimiento comprende las etapas del procedimiento de proyección de un haz de luz 1 puntual explicadas en los párrafos anteriores. Pero además, comprende las etapas de proporcionar un receptor 10 de luz, disponer los primeros medios de redireccionamiento 8 y el receptor 10 de luz separados a una distancia predeterminada conocida que define una línea de base 18, captar un área de escaneo 12 de la superficie final de proyección 100 que debe ser caracterizada a través de del receptor de luz 10, conteniendo el área el haz de luz 1 proyectado sobre la superficie final de proyección 100, y finalmente, sincronizar la emisión de haz de luz y la captación por parte del receptor 10 de luz a través de unos medios de control 14 funcionalmente asociados al emisor 6 y el receptor 10 de luz. Also on the basis of this embodiment, the laser scanning method according to the invention is described below. The procedure includes the steps of the procedure for projecting a point light beam 1 explained in the previous paragraphs. But in addition, it comprises the steps of providing a light receiver 10, arranging the first redirection means 8 and the light receiver 10 separated by a known predetermined distance that defines a baseline 18, capturing a scanning area 12 of the surface final projection 100 that must be characterized through of the light receiver 10, the area containing the light beam 1 projected on the final projection surface 100, and finally, synchronizing the emission of the light beam and the capture by the light receiver 10 through control means 14 functionally associated with the light emitter 6 and receiver 10.

Claims (6)

REIVINDICACIONES 1.- Procedimiento de proyección de un haz de luz (1) puntual sobre un punto (S) de una superficie final de proyección (100), debiendo dicho haz de luz (1) puntual pasar a través de por lo menos un primer medio 1.- Procedure for projecting a punctual light beam (1) onto a point (S) of a final projection surface (100), said punctual light beam (1) having to pass through at least one first medium (2) con un primer índice de refracción y un segundo medio (4) con un segundo índice de refracción y siendo dichos primer y segundo índices de refracción distintos entre sí, dicho procedimiento comprendiendo las etapas de:(2) with a first refractive index and a second means (4) with a second refractive index and said first and second refractive indices being different from each other, said procedure comprising the steps of: [a] proporcionar un emisor (6) de luz para emitir dicho haz de luz (1) puntual, y [b] proporcionar unos medios de redireccionamiento (8) de luz para redireccionar dicho haz de luz (1) puntual sobre dicha superficie final de proyección (100), estando dichos medios de redireccionamiento (8) dispuestos a una distancia conocida respecto a dicho emisor (6) y montados de manera que pueden girar alrededor de un primer y un segundo ejes (x, y) de rotación,[a] provide a light emitter (6) to emit said spot light beam (1), and [b] provide light redirection means (8) to redirect said spot light beam (1) onto said end surface of projection (100), said redirection means (8) being arranged at a known distance with respect to said emitter (6) and mounted so that they can rotate around a first and a second axes (x, y) of rotation, caracterizado por que dicho procedimiento además comprende las etapas de: characterized in that said procedure also includes the steps of: [c] calcular previamente una pareja formada por:[c] previously calculate a pair formed by: [i] un primer ángulo (αx) de giro para girar dichos medios de redireccionamiento (8) alrededor de dicho primer eje (x) de rotación y[i] a first angle (α x ) of rotation to rotate said redirection means (8) around said first axis (x) of rotation and [ii] un segundo ángulo (αy) de giro para girar dichos medios de redireccionamiento (8) alrededor de dicho segundo eje (y) de rotación,[ii] a second angle (α y ) of rotation to rotate said redirection means (8) around said second axis (y) of rotation, [iii] incluyéndose en dicha etapa de cálculo dichos primer y segundo índices de refracción para que dicha pareja de primer y segundo ángulos (αx, αy) de giro compensen la refracción de dicho haz de luz (1) redireccionado por dichos medios de redireccionamiento (8) al pasar por dicho segundo medio (4),[iii] said first and second refraction indices being included in said calculation step so that said pair of first and second angles (α x , α y ) of rotation compensate for the refraction of said light beam (1) redirected by said means of redirection (8) when passing through said second means (4), [d] girar dichos medios de redireccionamiento (8) alrededor de dichos primer y segundo ejes de rotación (x, y) según dicha pareja de primer y segundo ángulos (αx, αy) de giro calculados previamente, y[d] rotate said redirection means (8) around said first and second axes of rotation (x, y) according to said pair of first and second angles (α x , α y ) of rotation previously calculated, and [e] emitir un haz de luz (1) puntual sobre dichos medios de redireccionamiento (8) para dicha pareja de primer y segundo ángulos (αx, αy), de manera que dicho haz de luz (1) puntual, una vez redirigido por dichos medios de redireccionamiento (8), al pasar por dicho segundo medio (4), sea proyectado sobre un punto (S) de dicha superficie final de proyección (100). [e] emit a punctual light beam (1) on said redirection means (8) for said pair of first and second angles (α x , α y ), so that said punctual light beam (1), once redirected by said redirection means (8), when passing through said second means (4), is projected onto a point (S) of said final projection surface (100). 2. - Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que 2. - Procedure according to claim 1, characterized in that [a] en dicha etapa de cálculo se calcula previamente una pluralidad de parejas de:[a] in said calculation stage, a plurality of pairs of: [i] primeros ángulos (αx) de giro para girar dichos medios de redireccionamiento (8) alrededor de dicho primer eje (x) de rotación y[i] first angles (α x ) of rotation to rotate said redirection means (8) around said first axis (x) of rotation and [ii] segundos ángulos (αy) de giro para girar dichos medios de redireccionamiento (8) alrededor de dicho segundo eje (y) de rotación,[ii] second rotation angles (α and ) to rotate said redirection means (8) around said second axis (y) of rotation, [iii] incluyéndose en dicha etapa de cálculo dichos primer y segundo índices de refracción para que cada pareja de primer y segundo ángulos (αx, αy) de giro de dicha pluralidad de parejas de primeros y segundos ángulos (αx, αy) de giro compense la refracción de cada haz de luz (1) redireccionado por dichos medios de redireccionamiento (8) al pasar por dicho segundo medio (4), y[iii] said first and second refraction indices being included in said calculation step so that each pair of first and second angles (α x , α y ) of rotation of said plurality of pairs of first and second angles (α x , α y ) of rotation compensates the refraction of each light beam (1) redirected by said redirection means (8) when passing through said second means (4), and una vez terminada dicha etapa de cálculo, para cada pareja de primeros y segundos ángulos (αx, αy) de giro, se realizan de forma secuencial dichas etapas de:Once said calculation stage is completed, for each pair of first and second angles (α x , α y ) of rotation, said stages of: [b] girar dichos medios de redireccionamiento (8) alrededor de dichos primer y segundo ejes de rotación (x, y) según dichas parejas de primeros y segundos ángulos (αx, αy) de giro calculados previamente, y[b] rotate said redirection means (8) around said first and second axes of rotation (x, y) according to said pairs of first and second angles (α x , α y ) of rotation previously calculated, and [c] emitir un haz de luz (1) puntual sobre dichos medios de redireccionamiento (8) para cada pareja de primer y segundo ángulos (αx, αy), y[c] emit a punctual light beam (1) on said redirection means (8) for each pair of first and second angles (α x , α y ), and [d] repetir dichas etapas [b] y [c] hasta la última pareja de primer y segundo ángulos (αx, αy) de dicha pluralidad de parejas de primeros y segundos ángulos (αx, αy), de manera que cada haz de luz (1) puntual, al pasar por dicho segundo medio (4), y sea proyectado sobre dicho punto (S) correspondiente de dicha superficie final de proyección (100).[d] repeat said steps [b] and [c] until the last pair of first and second angles (α x , α y ) of said plurality of pairs of first and second angles (α x , α y ), so that each point light beam (1), passing through said second means (4), and is projected onto said corresponding point (S) of said final projection surface (100). 3. - Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que dichas etapas de:3. - Procedure according to claim 1, characterized in that said steps of: [c] calcular previamente una pareja formada por:[c] previously calculate a pair formed by: [i] un primer ángulo (αx) de giro para girar dichos medios de redireccionamiento (8) alrededor de dicho primer eje (x) de rotación y[i] a first angle (α x ) of rotation to rotate said redirection means (8) around said first axis (x) of rotation and [ii] un segundo ángulo (αy) de giro para girar dichos medios de redireccionamiento (8) alrededor de dicho segundo eje (y) de rotación,[ii] a second angle (α y ) of rotation to rotate said redirection means (8) around said second axis (y) of rotation, [iii] incluyéndose en dicha etapa de cálculo dichos primer y segundo índices de refracción para que dicha pareja de primer y segundo ángulos (αx, αy) de giro compensen la refracción de dicho haz de luz (1) redireccionado por dichos medios de redireccionamiento (8) al pasar por dicho segundo medio (4), [iii] said first and second refraction indices being included in said calculation step so that said pair of first and second angles (α x , α y ) of rotation compensate for the refraction of said light beam (1) redirected by said means of redirection (8) when passing through said second means (4), [d] girar dichos medios de redireccionamiento (8) alrededor de dichos primer y segundo ejes de rotación (x, y) según dicha pareja de primer y segundo ángulos (αx, αy) de giro calculados previamente, y[d] rotate said redirection means (8) around said first and second axes of rotation (x, y) according to said pair of first and second angles (α x , α y ) of rotation previously calculated, and [e] emitir un haz de luz (1) puntual sobre dichos medios de redireccionamiento (8) para dicha pareja de primer y segundo ángulos (αx, αy), de manera que dicho haz de luz (1) puntual, al pasar por dicho segundo medio (4), sea proyectado sobre dicho punto (S) de dicha superficie final de proyección (100),[e] emit a punctual light beam (1) on said redirection means (8) for said pair of first and second angles (α x , α y ), so that said punctual light beam (1), when passing by said second means (4), is projected onto said point (S) of said final projection surface (100), se realizan conjuntamente y de forma secuencial para una pluralidad de parejas de primeros y segundos ángulos (αx, αy) de giro, de manera que cada haz de luz (1) puntual, al pasar por dicho segundo medio (4), sea proyectado sobre dicho punto (S) correspondiente de dicha superficie final de proyección (100).are carried out jointly and sequentially for a plurality of pairs of first and second angles (α x , α y ) of rotation, so that each punctual light beam (1), when passing through said second means (4), is projected onto said corresponding point (S) of said final projection surface (100). 4. - Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que comprende por lo menos un tercer medio con un tercer índice de refracción y siendo dichos primer, segundo y tercer índices de refracción distintos entre sí.4. - Method according to any of claims 1 to 3, characterized in that it comprises at least a third medium with a third refractive index and said first, second and third refractive indices being different from each other. 5. - Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado por que dicho primer medio (2) es aire, dicho segundo medio (4) es agua y dicho tercer medio es un medio sólido y transparente.5. - Method according to claim 4, characterized in that said first medium (2) is air, said second medium (4) is water and said third medium is a solid and transparent medium. 6. - Procedimiento de escaneo por láser para obtener una caracterización de la forma de una superficie final de proyección (100), caracterizado por que comprende las etapas del procedimiento de proyección de un haz de luz (1) puntual según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, y además comprende las etapas de:6. - Laser scanning procedure to obtain a characterization of the shape of a final projection surface (100), characterized in that it comprises the steps of the projection procedure of a point light beam (1) according to any of claims 1 to 5, and also includes the stages of: [a] proporcionar un receptor (10) de luz,[a] provide a light receiver (10), [b] disponer dichos primeros medios de redireccionamiento (8) y dicho receptor (10) de luz separados a una distancia predeterminada conocida que define una línea de base (18),[b] arrange said first redirection means (8) and said light receiver (10) separated at a known predetermined distance that defines a baseline (18), [c] captar un área de escaneo (12) de dicha superficie final de proyección (100) que debe ser caracterizada a través de dicho receptor de luz (10), conteniendo dicha área dicho haz de luz (1) proyectado sobre dicha superficie final de proyección (100), y [d] sincronizar la emisión de haz de luz y la captación por parte de dicho receptor (10) de luz a través de unos medios de control (14) funcionalmente asociados a dicho emisor (6) y dicho receptor (10) de luz. [c] capture a scanning area (12) of said final projection surface (100) that must be characterized through said light receiver (10), said area containing said light beam (1) projected on said final surface projection (100), and [d] synchronize the emission of the light beam and the capture by said light receiver (10) through control means (14) functionally associated with said emitter (6) and said light receiver (10).
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