Dispositivo para la medida a distancia de superficies planas mediante imágenes.

Dispositivo para la medida a distancia de superficies planas mediante imágenes utilizando un dispositivo de adquisición de imágenes

(1) y dos señaladores láser, A (2) y B (3), ubicados en el interior de dos monturas porta-láser C (4) y D (5) que incorporan dos tornillos micrométricos.

El dispositivo de medida va montado sobre un perfil (6) que se coloca sobre un trípode.

Un sistema de calibración formado por dos divisores de rayos láser E (7) y F (8) y una lámina de proyección (10), colocados sobre una base de calibración, asegura el paralelismo entre los rayos láser (11) y (12) y el eje del dispositivo de adquisición de imágenes (1).

La invención resulta de aplicación en aquellos sectores en los que es necesario medir objetos planos a distancia de forma segura y económica, como el sector de la edificación o de la recaudación de impuestos en paneles publicitarios.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201301051.

Solicitante: UNIVERSIDAD DE OVIEDO.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: ORDOÑEZ GALAN,CELESTINO, GARCIA NIETO,PAULINO JOSE, MENÉNDEZ DÍAZ,Agustín, GARCÍA CORTÉS,Silverio.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE DISTANCIAS, NIVELES O RUMBOS; TOPOGRAFIA;... > Fotogrametría o videogrametría, p.ej. estereogrametría;... > G01C11/02 (Disposiciones para tomar fotografías especialmente adaptadas para la fotogrametría o la topografía fotográfica, p. ej. control de la superposición de fotografías)
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Dispositivo para la medida a distancia de superficies planas mediante imágenes.

Fragmento de la descripción:

DISPOSITIVO PARA LA MEDIDA A DISTANCIA DE SUPERFICIES PLANAS MEDIANTE IMÁGENES

La presente invención se refiere a un equipo para la medición a distancia de objetos planos basado en los principios de la fotogrametría de objeto cercano. El equipo consta de un dispositivo de adquisición de imágenes y dos señaladores láser, colocados ambos en el interior de sendas monturas porta-láser dotadas de tomillos micrométricos, que están dispuestos sobre un perfil que sirve de soporte. Además, incorpora dos divisores de rayos láser colocados sobre una base de calibración para asegurar el paralelismo de los rayos láser. La rectificación de la imagen digital se basa en la presencia de conjuntos de líneas paralelas sobre el objeto a medir, mientras que el escalado se realiza a partir de la distancia entre las huellas de los láseres.

La invención resulta de aplicación en aquellos sectores en los que sea necesario realizar medidas de objetos planos sin contacto con los mismos como la medición de fachadas de edificios o de carteles publicitarios situados en zonas de dificil acceso.

ESTADO DE LA TÉCNICA

La medición de objetos planos se puede realizar con distanciómetros de mano cuando las medidas a realizar son pocas, siendo estos dispositivos inadecuados para aquellos casos en los que se debe hacer puntería sobre puntos concretos, especialmente si corresponden a esquinas de elementos angulosos. Cuando se pretende realizar un número elevado de medidas, lo habitual es emplear equipos topográficos (estaciones totales con distanciómetros láser o escáneres láser) o sistemas fotogramétricos, como el que se propone en esta invención.

Las estaciones totales con distanciómetro láser permiten una medición rápida, pero tienen el inconveniente de que requieren ser manejadas por personal entrenado, y cuando se mide sobre elementos angulosos, como aristas de edificios o esquinas de ventanas, se pueden producir errores como consecuencia de que el rayo láser se parte en dos. Además, es necesario utilizar un plano, realizar un croquis o tomar una fotografia para marcar los puntos que se están midiendo. Si no se tiene cuidado durante la anotación, se pueden cometer errores groseros al confundir los puntos.

Los escáneres láser también se pueden utilizar para medir fachadas de edificios u otros objetos planos (Boulaassai H., Landes T. y Grussenmeyer P. "Automatic extraction ofplanar clusters and their contours on building features fa9ades recorded by terrestriallaser scanning", Intemational Joumal of Architectural eomputing, 2009, 7 (1) : 1-20) , pero tienen el inconveniente de producir medidas erróneas en esquinas y elementos angulosos. Además, no permiten tomar medidas en puntos concretos, a no ser que se señalicen con dianas. Por otro lado, son demasiado costosos para emplearlos como elementos de medición de elementos sencillos, como por ejemplo objetos planos correspondientes a fachadas de edificios o carteles publicitarios.

En cuanto a los sistemas fotogramétricos, hay algunos destinados a la medición de objetos planos, como el de Tommasselli y Reiss (Tommaselli A., Reiss, M. "A photogrammetric method for single image orientation and measurement",

Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, 2005, 71 (6) :727-732.) , o el sistema eamDist (Ordóñez e., Arias P., Herráez J. Rodríguez J. and Martín M. "A combined single range and single image device for low-cost measurement of building facade features", The Photogrammetric Record, 2008, 23 (122) :228-240) . Ambos dispositivos son similares, estando constituidos por una cámara digital y un distanciómetro láser montados sobre un soporte. La diferencia fundamental entre ambos está en que el sistema eamDist tiene un soporte que permite realizar giros del distanciómetro en un plano horizontal y otro vertical.

Sin embargo, estas tecnologías se basan en la medida de distancias mediante un distanciómetro láser, lo que constituye una fuente de error en el escalado de la imagen que puede dar lugar a errores significativos en las dimensiones de los objetos a medir. Además, en algunos dispositivos como por ejemplo en el sistema eamDist, es necesario llevar a cabo un trabajo de calibración bastante laborioso para determinar la posición relativa de la cámara y del distanciómetro.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un dispositivo de medida a distancia de objetos planos.

Se basa en la toma de una imagen, la rectificación de la misma mediante la detección de líneas paralelas situados sobre el objeto a medir, y el escalado de la imagen rectificada mediante la proyección sobre el objeto de las huellas de dos rayos láser cuya distancia sobre el objeto es calculada a partir de la información de la orientación angular entre el plano objeto y la línea base definida por dos señaladores láser.

Se fundamenta en los principios de la fotogrametría de objeto cercano por métodos simples y en conceptos de visión computacional. Mediante la identificación sobre la imagen de líneas paralelas en el objeto a medir (comunes en estructuras artificiales creadas por el hombre) , se lleva a cabo, por medio de un algoritmo matemático, la rectificación de la imagen, que consiste en corregir los errores derivados de la distorsión proyectiva que induce el dispositivo de adquisición de imágenes a través de la proyección cónica. Conocida la distancia entre los señaladores láser A y B (cuyo paralelismo se asegura mediante un sistema de calibración rápida) y estimado el ángulo entre la normal al plano que contiene al objeto a medir y la dirección de los rayos láser, se corrige la distancia entre las huellas de los láseres, siendo posible entonces dar dimensiones reales a la imagen.

Es objeto de esta invención un dispositivo para la medida a distancia de objetos planos que comprende un sistema de calibración de dicho dispositivo desacoplable.

El dispositivo de medida comprende:

Un dispositivo de adquisición de imágenes.

Dos señaladores láser A y B para la proyección de sendos rayos láser sobre el objeto a medir, colocados a cada lado del dispositivo de adquisición de imágenes y dispuestos de manera que los rayos láser son paralelos al eje óptico del dispositivo de adquisición de imágenes.

Dos monturas porta-láser e y D de los señaladores láser, una para cada uno de los señaladores láser A y B, dotadas cada una de ellas de dos tornillos micrométricos para desplazar los señaladores láser A y B en un plano horizontal y otro vertical.

Un perfil sobre el que se sitúa el dispositivo de adquisición de imágenes y los señaladores láser A y B.

Un sistema de calibración de los rayos láser desacoplable que comprende dos divisores de rayos láser E y F que desvían total o parcialmente los rayos láser, de forma que un rayo proveniente de cualquier señalador láser A o B es desviado un ángulo de 90°. El sistema de calibración de los rayos láser también comprende una lámina de proyección sobre la que se proyectan los rayos láser desviados, dejando marcadas sobre ella las huellas de los láseres y permitiendo, por tanto, asegurar el paralelismo de los rayos láser. En función de la materialización del dispositivo de medida, el sistema de calibración puede estar integrado en él o ser desacoplable con unos medios de acoplamiento como por ejemplo unos tornillos.

En una realización preferente el dispositivo de adquisición de imágenes es una cámara digital de focal fija, como por ejemplo una cámara de tipo réflex. En una realización más preferida, la cámara tiene una resolución mínima de 10 megapixeles. Preferentemente, la cámara además está calibrada para determinar sus parámetros de orientación interna (distancia focal, distorsión...

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo para la medida sin contacto de distancias sobre objetos planos que comprende:

un dispositivo de adquisición de imágenes (1) ;

dos señaladores láser A (2) Y B (3) para la proyección de sendos rayos láser

(11) y (12) sobre el objeto a medir, colocados a cada lado del dispositivo de adquisición de imágenes (1) y dispuestos de manera que los rayos láser (11) y

(12) son paralelos al eje óptico del dispositivo de adquisición de imágenes (1) ;

dos monturas porta-láser e (4) y D (5) de los señaladores láser A (2) y B (3) , dotadas de tomillos micrométricos que permiten pivotar los señaladores láser A (2) y B (3) en un plano horizontal y otro vertical;

un perfil (6) que sirve de soporte para el dispositivo de adquisición de imágenes (1) y las monturas porta-láser e (4) y D (5) ;

un sistema de calibración de los rayos láser (11) y (12) desacoplable que comprende dos divisores de rayos láser E (7) Y F (8) que desvían total o parcialmente los rayos láser (11) y (12) , de forma que un rayo proveniente de cualquier señalador láser A (2) o B (3) es desviado un ángulo de 90°; una lámina de proyección (10) sobre la que se proyectan los rayos láser (11) y (12) desviados, dejando marcadas sobre ella las huellas de los láseres (13) y (14) .

2. Dispositivo según la reivindicación 1 caracterizado por que el dispositivo de adquisición de imágenes (1) es una cámara digital de focal fija.

3. Dispositivo según la reivindicación 2 caracterizado por que la cámara digital tiene una resolución de imagen de al menos 10 megapíxeles.

4. Dispositivo según la reivindicación 1 caracterizado por que los señaladores láser A (2) y B (3) son punteros de láser visible de longitudes de onda de 400 a 700 nm, que operan a menos de 1 m W de potencia.

5. Dispositivo según la reivindicación 1 caracterizado por que los divisores de rayos láser E (7) y F (8) son prismas cúbicos con recubrimiento polarizador.

6. Dispositivo según la reivindicación 1 caracterizado por que la lámina de proyección (10) sobre la que se proyectan los rayos láser (11) y (12) desviados es un cristal traslúcido.

7. Dispositivo según la reivindicación 1 caracterizado por que el perfil (6) sobre el que se fija el dispositivo de adquisición de imágenes (1) y las monturas portaláser e (4) Y D (5) es de fibra de carbono o de invar.

8. Dispositivo según la reivindicación 7 caracterizado por que el perfil (6) sobre el que se fijan el dispositivo de adquisición de imágenes (1) y las monturas portaláser e (4) y D (5) tiene una sección transversal en L.

9. Dispositivo según la reivindicación 8 caracterizado por que además comprende un trípode acoplable al perfil (6) .

10. Dispositivo según la reivindicación 9 caracterizado por que el perfil (6) tiene un taladro en el centro para fijar el dispositivo de adquisición de imágenes (1) , y otros dos taladros en los extremos, equidistantes del centro, para fijar las monturas porta-láser e (4) y D (5) .

11. Dispositivo según la reivindicación 1 caracterizado por que los divisores de rayos láser E (7) y F (8) y la lámina de proyección (10) del sistema de calibración de los rayos láser (11) y (12) se sitúan sobre una base de calibración que comprende tres perfiles (9) .

12. Dispositivo según la reivindicación 11 caracterizado por que los tres perfiles

(9) son de directriz recta, perpendiculares y coplanarios entre sí, con uno de ellos paralelo al perfil (6) , sobre el que se fijan los divisores de rayos láser E (7) Y F (8) y la lámina de proyección (10) del sistema de calibración de los rayos láser (11) y (12) .

13. Dispositivo según la reivindicación 12 caracterizado por que dos de los tres perfiles (9) de la base de calibración están roscados al perfil (6) mediante unos tornillos.

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FIG.2

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FIG.3

FIG.4

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FIG.5

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FIG.7