Sistema para estudios topográficos e inspección de obras.

El sistema para estudios topográficos e inspección de obras comprende un vehículo aéreo (1) provisto de una o más cámaras (2) para tomar imágenes de un terreno u obra,

y se caracterizado por el hecho de que dicho vehículo aéreo es un helicóptero no tripulado (1) provisto de medios de navegación y guiado (4); el sistema también comprende una unidad de control de tierra (6) y medios de comunicación (8) entre el helicóptero no tripulado (1) y dicha unidad de control de tierra (6).

Además, dicho helicóptero no tripulado (1) comprende por lo menos un emisor/receptor láser (3) para definir las cotas y los perfiles de un terreno.

Permite tomar imágenes aéreas a partir de las cuales se pueda desarrollar un modelo digital automático.

Sistema para estudios topográficos e inspección de obras

La presente invención se refiere a un sistema para estudios topográficos e inspección de obras, formado en particular por un vehículo aéreo no tripulado equipado con medios de navegación y guiado, escáner láser, cámaras fotográficas, de video y termográfica, una base de Referencia GPS en tierra y una estación de control en tierra que se comunica con el UAV para la manipulación del mismo y que procesa la información recibida de éste, para definir la superficie real del terreno que sobrevuela y para inspeccionar obras en ejecución o ya ejecutadas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Previamente a la realización de una obra (edificios, carreteras, ferrocarriles, puertos, aeropuertos, presas, etc.) es necesario realiza un estudio topográfico del terreno para estudiar qué soluciones son más viables desde un punto de vista económico, técnico y medioambiental.

Un estudio topográfico inicial lo más exhaustivo posible del terreno donde se ubica la obra permite poder efectuar el mayor número de ajustes de trazado o ubicación de la obra. Cada ajuste o ubicación, tendrá asociado un determinado movimiento de tierras y un determinado número de estructuras (puentes, viaductos, túneles, etc.) , en definitiva, un determinado coste económico y medioambiental.

Por otro lado, los sistemas de certificación presupuestaria implementados en los proyectos adjudicados que se encuentran en fase de construcción, requieren realizar periódicamente la medición de la obra ejecutada para valorar el porcentaje ejecutado y así poder cobrar al cliente y, a su vez, pagar a los subcontratistas y a los proveedores contratados. Este trabajo requiere el tener contratado un importante número de personas especializadas para realizar estas mediciones, así como un tiempo excesivo en la toma de datos.

Además, cada cierto tiempo es necesario tener documentada a nivel general la obra que se lleva ejecutada, por lo que se suelen contratar empresas especializadas que se encarguen de realizar fotografías aéreas de los trabajos realizados.

Actualmente la manera de tener representada la superficie real del terreno en el que se va a ubicar una obra es mediante la subcontratación a empresas especializas en la realización de fotos aéreas y su posterior restitución fotogramétrica.

Estas fotografías aéreas se realizan actualmente con avionetas equipadas con cámaras métricas, pero estas avionetas presentan diferentes inconvenientes. En primer lugar, su utilización es cara, ya que requieren una tripulación y permisos administrativos para su vuelo. En segundo lugar, el tiempo estimado para la realización del vuelo ya que, actualmente, sólo pueden realizar trabajos ciertos días de la semana y, dependiendo de la zona, incluso menos. En tercer lugar, nunca vienen a una zona para realizar un sólo vuelo, ya que eso tendría un coste muy alto y eso retrasa enormemente el tener la documentación en el tiempo necesario. En cuarto lugar, a todo lo anterior, tenemos que añadir el problema de la climatología. Al volar a más altura no siempre hace el tiempo adecuado. La presencia de nubes y niebla puede impedir que se tomen las fotos aéreas.

Por otra parte, los vehículos aéreos no tripulados, llamados habitualmente UAV por su nombre en inglés “Unmanned Aerial Vehicle”, son conocidos desde hace años para aplicaciones de inspección aérea.

Hasta el momento las principales aplicaciones de estos tipos de vehículos aéreos son en el campo militar, con los que se pretenden conseguir vehículos capaces de volar para trabajos de vigilancia y reconocimiento en terreno enemigo sin la necesidad de poner en riesgo vidas humanas.

Estos vehículos aéreos no tripulados presentan el inconveniente principal de su coste, que los hacía inviables para muchas aplicaciones civiles.

Por lo tanto, es evidente la necesidad de un vehículo aéreo que sea capaz de:

- tomar imágenes aéreas a partir de las cuales se pueda desarrollar un modelo digital automático que permita visualizar, con la ayuda del software correspondiente, el terreno tomado en tres dimensiones para poder realizar el número de ajustes de trazados geométricos a nivel de proyecto que se estimen necesarios y poder valorar la solución más rentable económicamente o con menor impacto ambiental;

- medir la obra ejecutada con la periodicidad que haga falta para certificar la administración y pagar a los subcontratistas, con menos recursos de mano de obra y en menos tiempo y con mayor precisión;

- poder hacer inspecciones periódicas de obras ya ejecutadas, durante su período de explotación y conservación, o para revisar defectos en zonas de difícil acceso.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Con el sistema para estudios topográficos e inspección de obras de la invención se consiguen resolver

los inconvenientes citados, presentando otras ventajas que se describirán.

El sistema para estudios topográficos e inspección de obras de la presente invención comprende un vehículo aéreo provisto de una o más cámaras para tomar imágenes de un terreno u obra, y se caracteriza por el hecho de que:

- dicho vehículo aéreo es un helicóptero no tripulado provisto de medios de navegación y guiado;

- el sistema también comprende una unidad de control de tierra y medios de comunicación entre el helicóptero no tripulado y dicha unidad de control de tierra.

Ventajosamente, dicho helicóptero no tripulado también comprende uno o más emisores/receptores láser para definir las cotas y los perfiles de un terreno.

Según una realización preferida, dichos medios de navegación y guiado son un sistema de posicionamiento global (GPS) , un sistema de posicionamiento global diferencial (DGPS) y/o un sistema de medición inercial.

Dichas una o más cámaras son ventajosamente cámaras fotográficas y/o de vídeo visuales y/o infrarrojas, pudiendo ser estas cámaras giratorias para girarlas gradualmente con el fin de ampliar el campo de visión.

Según dos realizaciones alternativas o complementarias, dichos medios de comunicación entre el helicóptero no tripulado y la unidad de control de tierra son una/s memoria extraíble, uno o más discos duros o cualquier otro medio de almacenamiento de los datos, recibidos en el helicóptero de los diferentes sensores y que se conecta posteriormente a la unidad de control de tierra, o bien, dichos medios de comunicación entre el helicóptero no tripulado y la unidad de control de tierra son una red inalámbrica, de manera que los datos recibidos en el helicóptero se envían en tiempo real a dicha unidad de control y dicha unidad de control envía datos de control al helicóptero no tripulado.

Según una realización preferida, dicha unidad de control de tierra es una cabina transportable, aunque podría ser una estación fija situada en lugar adecuado en tierra.

Ventajosamente, dicho helicóptero no tripulado comprende medios de procesamiento de datos que recibe y procesa los datos captados para su envío a la unidad de control de tierra, y dicha unidad de control de tierra comprende unos medios de procesamiento de los datos procedentes del helicóptero no tripulado.

Según una realización preferida, dichos medios de procesamiento de la unidad de control de tierra comprenden:

- un módulo de planificación de la misión, que planea, controla y monitoriza la misión;

- un módulo de control, que muestra y controla el helicóptero no tripulado durante el vuelo; y

- un módulo de percepción, que realiza las tareas de percepción y detección de los objetivos, de monitorización de eventos y de trazado del terreno.

Además de conseguir mediante el sistema de la presente invención los objetivos citados anteriormente, también se consiguen las siguientes ventajas:

- la toma de imágenes y de datos a través del emisor/receptor láser se puede realizar de una manera mejorada respecto a los vehículos aéreos conocidos actualmente que se utiliza para este fin, ya que el helicóptero no tripulado puede volar a baja altura, por ejemplo entre 10 metros y 300 metros, puede tomar las imágenes...

1. Sistema para estudios topográficos e inspección de obras, que comprende un vehículo aéreo (1)

provisto de una o más cámaras (2) para tomar imágenes de un terreno u obra, caracterizado por el hecho de que:

- dicho vehículo aéreo es un helicóptero no tripulado (1) provisto de medios de navegación y guiado (4) ;

- el sistema también comprende una unidad de control de tierra (6) y medios de comunicación (8) entre el helicóptero no tripulado (1) y dicha unidad de control de tierra (6) .

2. Sistema para estudios topográficos e inspección de obras según la reivindicación 1, en el que dicho helicóptero no tripulado (1) comprende por lo menos un emisor/receptor láser (3) para definir las cotas y los perfiles de un terreno.

3. Sistema para estudios topográficos e inspección de obras según la reivindicación 1, en el que dichos medios de navegación y guiado (4) son un sistema de posicionamiento global (GPS) , un sistema de posicionamiento global diferencial (DGPS) y un sistema o más de medición inercial.

4. Sistema para estudios topográficos e inspección de obras según la reivindicación 1, en el que dichas una o más cámaras (2) son cámaras fotográficas y/o de vídeo visuales y/o infrarrojas.

5. Sistema para estudios topográficos e inspección de obras según la reivindicación 1 ó 4, en el que dichas una o más cámaras (2) son giratorias.

6. Sistema para estudios topográficos e inspección de obras según la reivindicación 1, en el que dichos medios de comunicación (8) entre el helicóptero no tripulado (1) y la unidad de control de tierra (6) son una memoria extraíble o cualquier medio de almacenamiento de datos en la que se almacenan los datos recibidos en el helicóptero (1) y que se conecta posteriormente a la unidad de control de tierra (6) .

7. Sistema para estudios topográficos e inspección de obras según la reivindicación 1, en el que dichos medios de comunicación (8) entre el helicóptero no tripulado (1) y la unidad de control de tierra (6) son una red inalámbrica, de manera que los datos recibidos en el helicóptero (1) se envían en tiempo real a dicha unidad de control (6) y dicha unidad de control (6) envía datos de control al helicóptero no tripulado (1) .

8. Sistema para estudios topográficos e inspección de obras según la reivindicación 1, en el que dicho helicóptero no tripulado (1) comprende medios de procesamiento de datos (5) que reciben y procesan los datos captados para su envío a la unidad de control de tierra (6) .

9. Sistema para estudios topográficos e inspección de obras según la reivindicación 1, en el que dicha unidad de control de tierra (6) comprende medios de procesamiento (7) de los datos procedentes del helicóptero no tripulado (1) .

10. Sistema para estudios topográficos e inspección de obras según la reivindicación 9, en el que dichos medios de procesamiento (7) de la unidad de control de tierra (6) comprenden:

- un módulo de planificación de la misión (9) , que planea, controla y monitoriza la misión;

- un módulo de control (10) , que muestra y controla el helicóptero no tripulado (1) durante el vuelo; y

- un módulo de percepción (11) , que realiza las tareas de percepción y detección de los objetivos, de monitorización de eventos y de trazado del terreno.