Indicador de deformaciones y sistema de localización espacial de dichos indicadores.

Indicador de deformaciones que comprende un sustrato (2) de soporte de un elemento

(3) destinado a extenderse reversiblemente por la acción de un esfuerzo aplicado al producirse una variación en su resistencia eléctrica, extendiéndose dicho elemento (3) a lo largo de un eje de medición de dicho indicador (1), comprendiendo dicho indicador por lo menos una diana de contraste (5, 6) apta para reflejar un haz de luz incidente, disponiéndose dicha por lo menos una diana de contraste (5, 6) en dicho indicador de deformaciones en una posición predeterminada que permite la determinación del centro y del eje de medición (4) de dicho indicador de deformaciones (1) mediante la detección de la posición de dicha por lo menos una diana de contraste (5, 6), caracterizado porque dicha por lo menos una diana de contraste (5, 6) es una diana retrorreflectora

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/FR2010/051708.

Solicitante: EUROPEAN AERONAUTIC DEFENCE AND SPACE COMPANY EADS FRANCE.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 37, BOULEVARD DE MONTMORENCY 75016 PARIS FRANCIA.

Inventor/es: SWIERGIEL,NICOLAS, BOSQUET,CATHERINE, DIDIERJEAN,SÉBASTIEN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > ENSAYO DEL EQUILIBRADO ESTATICO O DINAMICO DE MAQUINAS... > G01M5/00 (Examen de la elasticidad de estructuras, p. ej. flechas de puentes o alas de aviones (G01M 9/00 tiene prioridad))
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE LA LONGITUD, ESPESOR O DIMENSIONES LINEALES... > Disposiciones de medida caracterizadas por la utilización... > G01B11/16 (para la medida de la deformación de un sólido, p. ej. galga extensiométrica óptica)
  • SECCION G — FISICA > COMPUTO; CALCULO; CONTEO > TRATAMIENTO O GENERACION DE DATOS DE IMAGEN, EN GENERAL... > G06T7/00 (Análisis de imagen, p. ej. desde un mapeado binario para obtener un mapeado no binario)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE FUERZAS, TENSIONES, PARES, TRABAJO, POTENCIA... > Medida de fuerzas o tensiones, en general (medida... > G01L1/22 (utilizando calibres de sujeción de resistencia)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE LA LONGITUD, ESPESOR O DIMENSIONES LINEALES... > Disposiciones de medida caracterizadas por la utilización... > G01B7/16 (para la medida de la deformation de un sólido, p. ej. galga extensiométrica resistiva)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE LA LONGITUD, ESPESOR O DIMENSIONES LINEALES... > Disposiciones de medida caracterizadas por la utilización... > G01B11/02 (para la medida de la longitud, la anchura o el espesor (G01B 11/08 tiene prioridad))
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE LA LONGITUD, ESPESOR O DIMENSIONES LINEALES... > Disposiciones de medida caracterizadas por la utilización... > G01B5/30 (para la medida de la deformación de un sólido, p. ej. galga extensiométrica mecánica)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > Sistemas que utilizan la reflexión o rerradiación... > G01S17/06 (Sistemas que determinan los datos de posición de un blanco)

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Indicador de deformaciones y sistema de localización espacial de dichos indicadores.

Fragmento de la descripción:

Indicador de deformaciones y sistema de localizaciïn espacial de dichos indicadores La presente invenciïn se refiere a un indicador de deformaciones cuya posiciïn y orientaciïn sobre la superficie de un objeto se puede detectar ïpticamente. La presente invenciïn se refiere asimismo un sistema y un mïtodo de localizaciïn espacial de dichos indicadores dispuestos en la superficie de un objeto tal como una estructura de aeronave.

Se conoce la realizaciïn de ensayos de estructuras en aeronaves completas para validar los cïlculos predictivos realizados aguas arriba, mediante modelizaciones numïricas, del rendimiento estructural de nuevas estructuras aeronïuticas (ala de aviïn...) . Dichos cïlculos predictivos permiten que los fabricantes tomen efectivamente decisiones estratïgicas tempranas durante el desarrollo de los productos.

Dichos ensayos de estructuras son habitualmente de dos tipos: ensayos de carga estïtica y ensayos de fatiga dinïmica. Durante dichos ensayos, unos gatos crean unas cargas que se aplican sobre la estructura de la aeronave, por ejemplo para reproducir determinadas cargas que se producen durante el vuelo.

El comportamiento de la estructura como respuesta a dichos esfuerzos se sigue de un modo permanente mediante unos sensores dispuestos en la superficie de la estructura que se estï estudiando.

Dichos sensores son indicadores de deformaciones, denominados asimismo extensïmetros, midiendo cada uno la deformaciïn local de la estructura.

Cada uno de dichos indicadores de deformaciones comprende por lo tanto un elemento destinado a extenderse reversiblemente por la acciïn de un esfuerzo aplicado al producirse una variaciïn de su resistencia. Dicho alargamiento se produce a lo largo de un eje que define el eje de mediciïn del indicador. Al medir dicha variaciïn muy reducida en la resistencia, se pueden considerar las deformaciones que se ejercen en la zona de mediciïn del indicador en la estructura que se estï estudiando.

Sin embargo, se requiere una pluralidad de indicadores, habitualmente superior a 1000 para los ensayos de estructuras a gran escala, lo que implica la utilizaciïn de sistemas multicanal y especializados de captura de datos.

Cada uno de dichos indicadores se monta manualmente en la estructura por operarios cualificados. Dicho montaje constituye una tarea particularmente laboriosa ya que resulta necesario para cablear y calibrar cada indicador.

Cada indicador debe presentar una posiciïn definida estrictamente en la estructura para corresponder a los cïlculos e identificarse individualmente a fin de permitir la asociaciïn de una medida con una zona puntual precisa de la estructura real que se estï estudiando.

Sin embargo, se observan imprecisiones en el posicionamiento de determinados indicadores que pueden producir, por ejemplo, inexactitudes en la orientaciïn angular del eje de mediciïn de dichos indicadores, incluso en su punto de disposiciïn real con respecto a la posiciïn teïrica.

Dichas imprecisiones provocan diferencias residuales que distorsionan de este modo la comparaciïn entre la resistencia calculada y la resistencia real a los esfuerzos de las partes estructurales.

Los documentos DE10038450 y JP09005013 describen indicadores de deformaciones que se basan en la variaciïn de la resistencia elïctrica con las marcas visuales de alineaciïn.

Resultarïa, por lo tanto, muy interesante disponer un sistema que permitiera identificar fïcilmente la posiciïn exacta y la orientaciïn de los indicadores de deformaciones en la estructura real para permitir una comparaciïn mïs precisa entre el comportamiento de la estructura real y los valores estimados mediante simulaciïn numïrica.

Por consiguiente, el objetivo de la presente invenciïn es proporcionar un indicador de deformaciones simple en su diseïo y en su modo de funcionamiento, econïmico, que permita una lectura precisa de la posiciïn del indicador en la superficie de una estructura, asï como de su eje de mediciïn.

Un objetivo adicional de la presente invenciïn es un sistema y un mïtodo de localizaciïn espacial de dichos indicadores de deformaciones dispuestos en la superficie exterior de un objeto, tal como una estructura de una aeronave, simples en su diseïo y en su modo de funcionamiento, fiables y que permitan capturar directamente las posiciones de los indicadores en la superficie de dicho objeto.

Para ello, la presente invenciïn se refiere a un indicador de deformaciones que comprende un sustrato de soporte de un elemento destinado a extenderse reversiblemente debido a la acciïn de un esfuerzo aplicado al producirse una variaciïn de su resistencia elïctrica, extendiïndose dicho elemento a lo largo de un eje de mediciïn de dicho indicador.

Segïn la presente invenciïn, el indicador de deformaciones comprende por lo menos una diana de contraste apto para reflejar un haz de luz incidente, disponiïndose dicha por lo menos una diana de contraste en el indicador en una posiciïn predeterminada que permita determinar el centro y el eje de mediciïn de dicho indicador de deformaciones para detectar la posiciïn de dicha por lo menos una diana de contraste, siendo dicha diana de contraste una diana retrorreflectora.

Preferentemente, dicha detecciïn de las dianas de contraste y, por consiguiente, de los indicadores, se realiza mediante la proyecciïn de un patrïn de luz emitido por una fuente luminosa, tal como una fuente de lïser, sobre la superficie de las dianas y la detecciïn del reflejo de dicho patrïn de luz mediante la estructura y dichas dianas.

En diversas formas de realizaciïn de dicho indicador de deformaciones, la presente invenciïn se refiere asimismo a las caracterïsticas siguientes que deben considerarse independientemente o segïn cualquier combinaciïn tïcnicamente posible:

- dicha por lo menos una diana de contraste se dispone en la superficie exterior del sustrato de soporte de dicho indicador de deformaciones.

De este modo, dicha por lo menos una diana de contraste se puede integrar directamente al indicador de deformaciones.

Alternativamente, se puede (n) aïadir dicha (s) diana (s) de contraste. A tïtulo puramente ilustrativo, dicha (s) diana (s) de contraste se pueden disponer de este modo sobre un soporte tal como un parche, comprendiendo dicho soporte una abertura destinada a alojar el indicador de deformaciones de tal modo que la (s) diana (s) de contraste se disponen alrededor de dicho indicador, entrando este ïltimo directamente en contacto con la superficie del objeto a medir. Dicho soporte puede presentar por lo tanto forma de C, de U, de T, o incluso presentar una forma cuadrada o rectangular con una abertura central con las dimensiones del indicador de deformaciones.

- el indicador de deformaciones comprende una ïnica diana de contraste, que comprende por lo menos un elemento de marcado que permite determinar el eje de mediciïn de dicho indicador de deformaciones.

A tïtulo puramente ilustrativo, dicha diana de contraste es un disco que presenta una ranura de posicionamiento que marca el eje de mediciïn del indicador de deformaciones. Alternativamente, dicha diana de contraste puede presentar forma de elipse, o respectivamente de cruz, con uno de los ejes de la elipse, o respectivamente uno de los brazos de dicha cruz definiendo el eje de mediciïn del indicador de deformaciones. La posiciïn del centro del indicador de deformaciones estarï por lo tanto predeterminada y se conocerï con respecto al centro de dicha diana de contraste.

-el indicador comprende dos dianas de contraste alineadas a lo largo del eje de mediciïn y dispuestas equidistantes del centro de dicho indicador de deformaciones,

-el indicador comprende tres dianas de contraste... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Indicador de deformaciones que comprende un sustrato (2) de soporte de un elemento (3) destinado a extenderse reversiblemente por la acciïn de un esfuerzo aplicado al producirse una variaciïn en su resistencia elïctrica, extendiïndose dicho elemento (3) a lo largo de un eje de mediciïn de dicho indicador (1) , comprendiendo dicho indicador por lo menos una diana de contraste (5, 6) apta para reflejar un haz de luz incidente, disponiïndose dicha por lo menos una diana de contraste (5, 6) en dicho indicador de deformaciones en una posiciïn predeterminada que permite la determinaciïn del centro y del eje de mediciïn (4) de dicho indicador de deformaciones (1) mediante la detecciïn de la posiciïn de dicha por lo menos una diana de contraste (5, 6) , caracterizado porque dicha por lo menos una diana de contraste (5, 6) es una diana retrorreflectora.

2. Indicador segïn la reivindicaciïn 1, caracterizado porque comprende una ïnica diana de contraste retrorreflectora (5, 6) , comprendiendo dicha diana por lo menos un elemento de marcado que permite determinar el eje de mediciïn (4) de dicho indicador de deformaciones (1) .

3. Indicador segïn la reivindicaciïn 1, caracterizado porque comprende dos dianas de contraste retrorreflectoras (5, 6) alineadas a lo largo del eje de mediciïn (4) y dispuestas equidistantes del centro de dicho indicador de deformaciones (1) .

4. Indicador segïn la reivindicaciïn 1, caracterizado porque comprende tres dianas de contraste retrorreflectoras no alineadas y dispuestas en la superficie exterior de dicho sustrato (2) de tal modo que se permite una determinaciïn del centro de dicho indicador de deformaciones (1) por triangulaciïn, presentando una de dichas dianas de contraste (5, 6) una forma y/o unas dimensiones distintas de las otras dos dianas de contraste (5, 6) y disponiïndose en dicho eje de mediciïn (4) pasando por el centro de dicho indicador de deformaciones.

5. Indicador segïn cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dichas dianas de contraste (5, 6) son dianas circulares retrorreflectoras.

6. Indicador segïn cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque comprende ademïs un elemento de identificaciïn (7) dispuesto en la superficie exterior de dicho sustrato (2) , permitiendo dicho elemento de identificaciïn (7) identificar individualmente dicho indicador.

7. Sistema de localizaciïn espacial de indicadores de deformaciones dispuestos en la superficie exterior de un elemento estructural, en el que:

- dichos indicadores de deformaciones son indicadores de deformaciones segïn cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6,

-dicho sistema comprende un sistema de mediciïn ïptica que permite determinar, en una zona de observaciïn de dicho sistema de mediciïn, la posiciïn tridimensional de la (s) diana (s) de contraste (5, 6) de cada uno de dichos indicadores de deformaciones en un sistema de coordenadas vinculado a dicho elemento estructural, y

- una unidad de cïlculo que permite determinar, a partir de la posiciïn tridimensional de dichas dianas de contraste (5, 6) dispuestas en dicha zona de observaciïn, la posiciïn del centro de cada indicador y la orientaciïn de dicho indicador en el sistema de coordenadas vinculado con dicho elemento estructural.

8. Sistema segïn la reivindicaciïn 7, en el que dicho sistema de mediciïn ïptica comprende ademïs un dispositivo de lectura para cada uno de dichos elementos de identificaciïn (7) para relacionar con la posiciïn del centro de cada indicador (1) y con su orientaciïn en el sistema de coordenadas vinculado a dicho elemento estructural, una identificaciïn de dicho indicador.

9. Sistema segïn cualquiera de las reivindicaciones 7 u 8, en el que dicho sistema de mediciïn ïptica comprende un sensor de mediciïn tridimensional manual autoposicionado que comprende un proyector de patrones de luz lïser, un par de por lo menos dos objetivos y fotodetectores, generando dicho sensor imïgenes bidimensionales de cada fotodetector y, por lo menos, un procesador de imïgenes para procesar dicho par de imïgenes bidimensionales.

10. Sistema segïn la reivindicaciïn 9, en el que dicho sistema de mediciïn ïptica comprende un emisor inalïmbrico destinado a transmitir dicho par de imïgenes bidimensionales del sensor de mediciïn tridimensional manual a dicho procesador de imïgenes.

11. Sistema segïn cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, en el que dicha unidad de cïlculo se conecta mediante un enlace a una unidad de almacenamiento que comprende por lo menos un archivo que recibe la posiciïn y la orientaciïn de cada indicador en un sistema de coordenadas vinculado a dicho elemento estructural, asï como la mediciïn de la variaciïn de su resistencia elïctrica y opcionalmente la identificaciïn de dicho indicador.

12. Mïtodo de localizaciïn espacial de indicadores de deformaciones dispuestos en la superficie exterior de un elemento estructural, en el que

- dichos indicadores de deformaciones son indicadores de deformaciones segïn cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6,

- se define un sistema de coordenadas vinculado a dicho elemento estructural,

- se desplaza a la superficie exterior de dicho elemento estructural un sistema de mediciïn ïptica que permite determinar, en una zona de observaciïn de dicho sistema, la posiciïn tridimensional de la (s) diana (s) de contraste retrorreflectoras (5, 6) de cada uno de dichos indicadores de deformaciones en un sistema de coordenadas, y

- se determina, a partir de la posiciïn tridimensional de dichas dianas de contraste retrorreflectoras (5, 6) dispuestas en dicha zona de observaciïn, la posiciïn del centro de cada indicador y la orientaciïn de dicho indicador en el sistema de coordenadas vinculado con dicho elemento estructural.

13. Mïtodo de localizaciïn segïn la reivindicaciïn 12, caracterizado porque se determina simultïneamente el elemento de identificaciïn (7) de cada uno de dichos indicadores de deformaciones dispuestos en dicha zona de observaciïn.

14. Sistema de mediciïn de tensiones de un elemento estructural, comprendiendo dicho sistema una pluralidad de indicadores de deformaciones destinados a disponerse en la superficie exterior de dicho elemento estructural para detectar cada una de las tensiones aplicadas en la zona de dicho elemento estructural con la que dicho indicador de deformaciones se encuentra en contacto como un cambio en la resistencia elïctrica de dicho indicador de deformaciones; y una unidad de circuito elïctrico conectada a dicho indicador de deformaciones y que convierte dicho cambio en la resistencia elïctrica en una seïal de salida, caracterizado porque

- dichos indicadores de deformaciones son indicadores de deformaciones segïn cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6,

-dicho sistema comprende un sistema de mediciïn ïptica que permite determinar, en una zona de observaciïn de dicho sistema de mediciïn, la posiciïn tridimensional de la (s) diana (s) de contraste retrorreflectoras (5, 6) de cada uno de dichos indicadores de deformaciones en un sistema de coordenadas vinculado a dicho elemento estructural, y

-una unidad de cïlculo que permite determinar, a partir de la posiciïn tridimensional de dichas dianas de contraste (5, 6) dispuestas en dicha zona de observaciïn, la posiciïn del centro de cada indicador y la orientaciïn de dicho indicador en el sistema de coordenadas vinculado con dicho elemento estructural.

REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIïN

La presente lista de referencias citadas por el solicitante se presenta ïnicamente para la comodidad del lector y no forma parte del documento de patente europea. Aunque la recopilaciïn de las referencias se ha realizado muy cuidadosamente, no se pueden descartar errores u omisiones y la Oficina Europea de Patentes declina toda responsabilidad en este sentido.

Documentos de patente citados en la descripciïn