Sistema para la evaluación dinámica de la drenabilidad de pavimentos de carreteras mediante técnicas de visión artificial.

Concebido para permitir evaluar dinámicamente la drenabilidad de pavimentos de carreteras midiendo la cantidad de agua proyectada sobre un plano (8) por una rueda (2) que gira apoyada en el pavimento, en una zona sobre la que se está proyectando un flujo de agua, el sistema emplea un iluminador láser (3) y una cámara digital (4) de alta resolución y velocidad de adquisición de imágenes. El sistema se complementa con un dispositivo (1) para proyectar agua sobre él pavimento en la dirección de la rueda (2) que proyecta el agua hacia el plano iluminado por el láser. Las de agua lanzadas por la rueda son iluminadas cuando atraviesan el plano de iluminación definido por el láser. Si se adquiere con la cámara una imagen de este plano, en ella aparecerán, diferenciadas del resto, de manera que a través de un determinado software es posible determinar la capacidad drenante del pavimento.

Sistema para la evaluación dinámica de la drenabilidad de pavimentos de carreteras mediante técnicas de visión artificial.

Sector de la técnica

La presente invención se enmarca en el sector de los sistemas y equipos de auscultación y medida automática a alto rendimiento de las carreteras, así como de los elementos que las componen y de los equipamientos para la seguridad vial que se instalan en ellas.

Antecedentes de la invención

Actualmente los métodos existentes para realizar la medición directa de la capacidad drenante de un firme son completamente estáticos, requieren el posicionamiento inmóvil del equipo sobre el punto en el que se va a efectuar el ensayo. Este aspecto supone un gran inconveniente, pues es necesario interrumpir la circulación por la vía en la zona en la que se está trabajando, con los costes que ello conlleva, tanto económicos (material y personal para realizar los cortes de tráfico, prolongación en el tiempo de las campañas de medición, etc), como en los usuarios (desvíos por rutas alternativas, generación de retenciones, etc).

Estos métodos se fundamentan en la medición del tiempo que tarda en pasar un volumen fijo de agua a través de una sección del pavimento en unas determinadas condiciones. Para ello es necesario posicionar un equipo, denominado permeámetro, sobre la superficie del pavimento en el punto en el que se va a realizar la medida.

Se han realizado pruebas para la evaluación dinámica de la drenabilidad de pavimentos. Estas pruebas han consistido en la medición de otros parámetros del pavimento, como la emisión sonora o la textura, para posteriormente relacionarlos con la capacidad drenante de los mismos.

Descripción de la invención

El sistema ideado para la evaluación dinámica de la drenabilidad de pavimentos de carreteras se compone de varios elementos, tal y como se aprecia en la figura 1. En dicha figura se puede observar: (1) Dispositivo para la proyección de agua sobre el pavimento; (2) Rueda que gira sobre el pavimento, en la zona dónde se ha realizado la proyección de agua. (3) Sistema de Iluminación láser; (4) Cámara digital de alta resolución y velocidad de adquisición de imágenes. Además, el sistema dispondrá de un procesador hardware para la adquisición y grabación en disco duro de imágenes y un equipo con software de visión artificial para el procesamiento de imágenes y evaluación en ellas de la cantidad de agua proyectada.

A continuación se desarrollan las funciones de cada uno de los elementos que componen el sistema para la evaluación dinámica de la drenabilidad de pavimentos de carreteras.

- Dispositivo para la proyección de agua sobre el pavimento

Si se quiere evaluar la drenabilidad de los pavimentos en función de la cantidad de agua proyectada por una rueda, es necesario disponer de agua sobre el pavimento. El dispositivo para facilitar esa agua estaría compuesto por un depósito y un regulador de caudal, de forma que siempre se lance la misma cantidad de agua sobre la superficie de la carretera y se elimine así un posible parámetro más en la obtención del resultado. Además la boquilla de salida del agua debería proporcionar una morfología de mojado suficiente para cubrir el área de contacto entre la rueda y el pavimento.

- Rueda que gira sobre la zona mojada del pavimento

Esta rueda serviría para proyectar parte del agua que no haya sido drenada por el pavimento, desde el momento en el que tuviese contacto con el mismo hasta llegar a su posición. La rueda debería apoyar sobre el pavimento y girar a la velocidad adecuada. La rueda dispondría en su parte exterior de un neumático, por lo que el contacto real del conjunto sería neumático-pavimento. El neumático seleccionado debería ser tal que sus características no interviniesen en el resultado a obtener. Es decir, se debería utilizar un neumático en el que la degradación por el uso no influya sobre la cantidad de agua proyectada.

- Sistema de iluminación láser

Se trata de la combinación de un generador láser con una óptica especial que permite transformar la morfología puntual del haz de luz los láseres convencionales, con ópticas cilíndricas, en un haz con forma lineal homogénea. De este modo se consigue iluminar una línea, y no un punto, sobre la superficie a la que se dirige la luz del láser. Con este dispositivo lo que realmente se está iluminando es una sección triangular de un plano, que tiene un vértice en la óptica del láser y cuyo lado opuesto es la línea proyectada. Cuando las partículas de agua proyectadas por la rueda atraviesen este plano, serán iluminadas por el láser, y durante el tiempo que tarden en atravesarlo adquirirán la coloración del haz utilizado, distinguiéndose fácilmente del resto de partículas de agua que se encuentren fuera de ese plano.

- Cámara digital de alta resolución y velocidad de adquisición de imágenes

Se trata de una cámara digital monocromo con una resolución de, al menos, 1280x1024 píxeles y con una velocidad de adquisición de imágenes no inferior a 200 frames por segundo. Además, la cámara dispone de una conexión para el control externo, de modo que se pueda regular la velocidad de adquisición y la resolución de las imágenes. Se completa con una óptica que permite obtener una imagen de una superficie de 50x50 centímetros a una distancia de 100 centímetros y con una resolución de 0,2 milímetros. Con esta cámara se obtendrían imágenes del plano iluminado por el láser. La elevada velocidad de adquisición es necesaria para obtener imágenes del instante preciso en el que las partículas de agua atraviesan ese plano y quedan coloreadas con la luz del láser.

- Procesador hardware para la adquisición y grabación en disco duro de imágenes

Se trata de un ordenador sobre el que se ejecuta una aplicación software para la adquisición y grabación en disco duro de secuencias de imágenes adquiridas con la cámara. El ordenador se basa en un procesador de doble núcleo funcionando a 2.4 GHz. Este ordenador dispondrá de una bahía para la instalación de al menos 4 discos duros de 500 Gigabytes de capacidad cada uno de ellos.

- Equipo con software de visión artificial para el procesamiento de imágenes y evaluación en ellas de la cantidad de agua proyectada

Está basado en un ordenador personal con procesador de doble núcleo funcionando a una velocidad mínima de 2.4 Ghz. Este equipo es el responsable del procesamiento fuera de línea de la información. El equipo de procesamiento toma como entrada las secuencias de imágenes adquiridas en el escenario de trabajo y genera como salida un informe que contiene la medida de la cantidad de agua que atravesaba el plano iluminado por el láser en el momento de la toma de cada imagen.

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, una hoja única de planos en la que con carácter ilustrativo y no limitativo y en su única figura, se ha representado un esquema general de la invención en la que se puede observar sus elementos constituyentes: (1) Dispositivo para la proyección de agua sobre el pavimento; (2) Rueda que gira sobre el pavimento, en la zona dónde se ha realizado la proyección de agua. (3) Sistema de Iluminación láser; (4) Cámara digital de alta resolución y velocidad de adquisición de imágenes.

Realización preferente de la invención

El sistema para la evaluación dinámica de la drenabilidad de pavimentos de carreteras se basa en la medida de la cantidad de agua (6) proyectada por una rueda (2) que gira sobre el pavimento (5). Manteniendo constantes los parámetros externos al pavimento (5) (cantidad de agua en el pavimento, diámetro de la rueda (2), anchura y tipo de neumático, velocidad de giro, etc) las variaciones en la cantidad de agua proyectada (6) se deberán a las variaciones en la capacidad de drenabilidad de los pavimentos, es decir, en pavimentos con mayor capacidad de drenaje habrá menos agua en la superficie y se proyectará menos cantidad de agua, y en pavimentos con menor capacidad de drenaje habrá más agua en superficie y se proyectará más. El método para evaluar la cantidad de agua proyectada está basado en las técnicas de...

1. Sistema para la evaluación dinámica de la drenabilidad de pavimentos de carreteras mediante técnicas de visión artificial, caracterizado porque está constituido por un dispositivo para la proyección de agua sobre el pavimento (1), sobre el que se establece una rueda (2) que gira sobre dicho pavimento en la zona dónde se ha realizado la proyección de agua, habiéndose previsto que posteriormente a la citada rueda se establezca un sistema de iluminación láser (3) con el que se define un plano que es atravesado por las gotas de agua que desprende la rueda (2), y en el que dichas gotas quedan iluminadas a diferencia del resto, plano perpendicularmente al cual se dispone, convenientemente distanciada, una cámara digital de alta resolución (4) y velocidad de adquisición de imágenes, complementándose el sistema con un equipo informático dotado del correspondiente software para determinar la capacidad drenante del pavimento (5) en función de las características geométricas de las partículas previamente detectadas que han sido iluminadas por el emisor lineal láser (3).