Método y sistema para ayudar a ubicar una pieza en un elemento estructural.

Un método para ayudar a ubicar una pieza (30) en la pared (23) de un elemento estructural,

del tipo que comprende los pasos de:

- desarrollo de una imagen que se proyecta sobre la pared del elemento estructural por medio de un proyector (10), a partir de un modelo virtual de la estructura y la ubicación y la orientación del proyector con respecto a la estructura, teniendo dicha imagen un contorno (26A) que define un área de implantación de la pieza en la pared del elemento estructural, debiendo la pared del elemento estructural servir de soporte de proyección para dicho contorno;

- proyección de la imagen elaborada de ese modo en el elemento estructural;

- colocación de la superficie de la pieza a encontrarse enfrente de la pared, dentro del contorno proyectado sobre el elemento estructural;

caracterizado por que la imagen elaborada comprende al menos un motivo adicional que proporciona una información para la ubicación de la pieza con respecto a una dirección normal (n) a la pared del elemento estructural, dicho motivo adicional correspondiendo a un conjunto predefinido de puntos de la pieza, utilizándose dicha pieza como sustrato para la proyección de dicho o cada motivo adicional, y en que el método también incluye, mientras se mantiene el contacto entre la pieza y el elemento estructural, la modificación de la ubicación de la pieza con respecto a la dirección normal a la pared del elemento estructural, hasta que dicho conjunto predefinido de puntos de la pieza coincide con dicho motivo adicional.

Método y sistema para ayudar a ubicar una pieza en un elemento estructural.

La invención se refiere a un método y un sistema para ayudar a ubicar una pieza en un elemento estructural.

El documento US nº 5.651.600 A da a conocer un método del tipo que comprende las etapas de:

- desarrollo de una imagen que se proyecta sobre la pared del elemento estructural por medio de un proyector, a partir de un modelo virtual de la estructura y la ubicación y orientación del proyector con respecto a la estructura, teniendo dicha imagen un contorno que define un área de implantación de la pieza en la pared del elemento estructural, debiendo la pared del elemento estructural servir de soporte de proyección para dicho contorno;

- proyección de la imagen elaborada de ese modo en el elemento estructural;

- colocación de la superficie de la pieza a encontrarse enfrente de la pared, dentro del contorno proyectado sobre el elemento estructural.

Durante la producción de una estructura, por ejemplo un buque de superficie o un submarino, después de la realización o colocación de los componentes principales de la estructura, tales como el casco y las principales subdivisiones del mismo, se produce una fase de implantación de diferentes piezas secundarias sobre los elementos de la estructura. Las piezas secundarias son, por ejemplo, elementos de sujeción, carlingas, piezas estructurales o partes en espera de equipos tales como equipos eléctricos o equivalentes. Para un buque de tonelaje medio, tal como una fragata, se trata de colocar y sujetar del orden de 50000 piezas.

Actualmente, en el astillero de realización, un operario coloca una pieza en un elemento estructural con ayuda de un plano en papel realizado en el estudio y luego impreso. Las cotas indicadas en ese plano se toman respecto de un referente local de la estructura asimismo indicado en el plano. Por cada pieza que se coloca, el operador debe identificar la ubicación y la orientación del referente local. El operador debe entonces trasladar a la pared del elemento estructural, las cotas que indican la ubicación y la orientación correcta respecto al referente local, de la superficie de la pieza o base que apoya en el elemento estructural.

Este método convencional de ubicación requiere un tiempo considerable, no sólo para la preparación de los planes, sino también y sobre todo para su uso en el astillero. Además, este método tiene la desventaja de usar un referente local. Además, con las condiciones particularmente difíciles de un astillero (volumen ocupado, penumbra, etc.) en que la lectura de los planos y las mediciones se hacen a menudo de forma manual, son fuentes de errores en la ubicación exacta de la pieza.

Para optimizar la ubicación de la pieza en el elemento estructural antes de su fijación, se ha propuesto el uso de sistemas para ayudar a ubicar y poder proyectar, en la pared del elemento estructural utilizado como pantalla, el contorno de la huella de la base de la pieza. La proyección se realiza de tal manera que traza precisamente la ubicación y la orientación del área de implantación de la pieza. Un sistema de este tipo, utilizado en la construcción de aviones, se da a conocer en el documento WO 2005/025199 A2.

Las piezas secundarias que deben ser fijadas en la pared de un elemento estructural de un buque son a menudo anclajes de soporte de un equipo, no estando éste fijado directamente contra la pared del elemento estructural. El anclaje está por lo tanto provisto de medios de conexión adaptados para cooperar con medios de conexión conjugados proporcionados en el equipo de soporte.

Un anclaje es por lo general un perfilado cuya base se corresponde sustancialmente con una sección transversal. Esto significa que el anclaje está destinado a ser fijado en la pared de manera que su eje longitudinal se extiende sustancialmente paralelo a la dirección normal de la pared, en el área de implantación. Los medios de conexión de un tal anclaje perfilado a menudo se encuentran adyacentes a la extremidad del anclaje opuesta a la base.

Sin embargo, las tolerancias en tales piezas secundarias son amplias, es posible que, aunque la base esté colocada correctamente dentro del contorno proyectado sobre la pared del elemento estructural, el eje longitudinal del anclaje no esté orientado correctamente respecto a la dirección normal a la pared. En consecuencia, una vez que el anclaje está sujeto, sus medios de conexión no tendrán la ubicación y la orientación requerida, lo cual puede ser problemático para la cooperación con los medios de conexión de los equipos de apoyo combinado.

El caso especial de ubicación de un anclaje perfilado, orientado sustancialmente perpendicular a la pared del elemento estructural, es ilustrativo de y exacerba el problema general de la ubicación espacial precisa de una pieza a implantar en la pared de un elemento estructural.

Por consiguiente, la invención está destinada a mitigar los inconvenientes mencionados anteriormente

proporcionando un método y un sistema para ayudar a ubicar una pieza en la pared de un elemento estructural, lo que permite, en particular, obtener una mejor ubicación espacial de la pieza.

La invención se define por las reivindicaciones.

Para ayudar a un operador durante la implantación de una pieza en la pared de un elemento de la estructura, se proyecta una imagen adaptada. Esta imagen contiene datos geométricos que le proporcionan visualmente al operador la información necesaria para ubicar correctamente la pieza antes de sujetarla. Esta imagen contiene datos para ser proyectados en diferentes soportes de proyección. Se compone de un trazado que corresponde al contorno de la huella, en la pared, de la superficie de apoyo de la pieza, una superficie que debe situarse enfrente de la pared. También se compone de al menos un motivo adicional como un segmento de recta correspondiente a una arista o una generatriz predeterminada de la pieza, que se extiende separadamente a la superficie de apoyo de la pieza en la pared. El trazado se debe proyectar en la pared para proporcionar un dato de ubicación de la base de la pieza sobre la pared. El motivo adicional debe ser proyectado sobre la propia pieza, para proporcionar un dato de ubicación de la pieza con respecto a la dirección normal a la pared.

La invención y sus ventajas se comprenderán mejor con la lectura de la descripción que sigue, dada únicamente a modo de ejemplo, y con referencia a los dibujos adjuntos, donde:

- la figura 1 es una representación esquemática de un sistema para ayudar a ubicar una pieza sobre la pared de un elemento estructural; y, -las figuras 2 a 4 representan esquemáticamente diversas etapas del procedimiento utilizando el sistema de la figura 1.

En la figura 1, un sistema móvil de ayuda a la ubicación 2 se despliega en un local 3 de una estructura 1 en construcción con el fin de ayudar a un operador a implantar una pieza 30 (que se muestra en las figuras 2 a 4) sobre la pared 23 de una partición del local, como parte del elemento estructural.

El sistema 2 incluye un marcador de ubicación 4, una cámara de infrarrojos 6, un ordenador 8 y un proyector 10.

A lo largo de este documento, "ubicación" significa el emplazamiento y orientación de un sólido en un referente.

El marcador 4 es una mira tridimensional. Comprende una base 12 provista de varios brazos 14, de diferente longitud y orientación. La extremidad de cada brazo 14 lleva una esfera 16 capaz de reflejar la luz infrarroja. El marcador 4 define un referente local R4 constituido por una referencia (X4, Y4, Z4) unida a un punto P del marcador 4. La ubicación y la orientación del marcador 4 con respecto a la estructura 1, es decir en relación a un referente absoluto R1 constituido por una referencia (X1, Y1, Z1) unida a un punto O de la estructura 1, se conocen por medio de una etapa de calibración inicial. Alternativamente, el marcador 4 está constituido por un conjunto de pastillas reflectantes ubicadas en el local 3.

La cámara 6 es solidaria del proyector 10. Por ejemplo, está sujeta al proyector 10 o integrada, con el proyector 10, en un solo dispositivo. La cámara 6 está adaptada para emitir periódicamente un flash de luz infrarroja para iluminar el marcador 4, y para obtener simultáneamente una imagen del marcador 4, y transmitir la imagen de este modo 45 adquirida al ordenador 8 al que está conectada la cámara 6.

El ordenador 8 comporta principalmente, conectados entre sí, un procesador, medios de memoria, una interfaz de entrada-salida, y un reloj de sincronización. El ordenador 8 está conectado con su interfaz de entrada-salida a la vez a la cámara 6 y al proyector 10. El procesador... [Seguir leyendo]

1. Un método para ayudar a ubicar una pieza (30) en la pared (23) de un elemento estructural, del tipo que comprende los pasos de:

- desarrollo de una imagen que se proyecta sobre la pared del elemento estructural por medio de un proyector (10) , a partir de un modelo virtual de la estructura y la ubicación y la orientación del proyector con respecto a la estructura, teniendo dicha imagen un contorno (26A) que define un área de implantación de la pieza en la pared del elemento estructural, debiendo la pared del elemento estructural servir de soporte de proyección para dicho contorno;

- proyección de la imagen elaborada de ese modo en el elemento estructural;

- colocación de la superficie de la pieza a encontrarse enfrente de la pared, dentro del contorno proyectado sobre el elemento estructural;

caracterizado por que la imagen elaborada comprende al menos un motivo adicional que proporciona una información para la ubicación de la pieza con respecto a una dirección normal (n) a la pared del elemento estructural, dicho motivo adicional correspondiendo a un conjunto predefinido de puntos de la pieza, utilizándose dicha pieza como sustrato para la proyección de dicho o cada motivo adicional, y en que el método también incluye, mientras se mantiene el contacto entre la pieza y el elemento estructural, la modificación de la ubicación de la pieza con respecto a la dirección normal a la pared del elemento estructural, hasta que dicho conjunto predefinido de puntos de la pieza coincide con dicho motivo adicional.

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que dicho motivo adicional es un segmento de recta (26B) limitado por una primera extremidad (26C) que se encuentra dentro de ese contorno y una segunda extremidad (26D) que se encuentra separada de dicho contorno.

3. Método de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que consiste, además, en hacer coincidir dicha segunda extremidad del segmento de recta con un punto predefinido de dicho conjunto de puntos de la pieza.

4. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 3, caracterizado por que dicho segmento de recta (26B) corresponde a una generatriz o una arista de dicha pieza (30) .

5. Sistema para ayudar a ubicar una pieza (30) en la pared (23) de un elemento estructural que comprende:

- un proyector (10) ;

- un medio de localización capaz de determinar la ubicación del proyector respecto de la estructura;

- un ordenador (8) conectado al medio de localización y al proyector y que comprende:

- un módulo de pilotaje del proyector, -una base de datos (20) que comprende una descripción detallada de los objetos que constituyen la estructura, -un módulo de elaboración de un modelo virtual de toda o parte de la estructura y -un módulo de perspectiva que puede, a partir del posicionamiento del proyector respecto de la estructura y del modelo virtual, generar una imagen (26) destinada a ser proyectada sobre la pared (23) del elemento estructural mediante el proyector, teniendo dicha imagen un contorno (26A) que define un área de implantación de la pieza en la pared del elemento estructural, debiendo la pared del elemento estructural servir de soporte de proyección para dicho contorno, caracterizado por que dicha imagen comprende al menos un motivo adicional que proporciona un dato de ubicación de la pieza con respecto a la dirección normal (n) a la pared del elemento estructural, correspondiendo dicho motivo adicional a un conjunto de puntos predefinido de la pieza, debiendo dicha pieza servir de soporte de proyección para el o un motivo adicional.

6. Sistema de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado por que dicho medio de localización comprende:

- una mira (4) ubicada en una posición y con una orientación predefinidas respecto de la estructura (1) ;

- una cámara (6) cuya ubicación respecto del proyector (10) es conocida y es capaz de adquirir al menos una imagen de la mira; y 6

- un módulo de procesamiento de imagen, ejecutado por el ordenador (8) al que está conectada la cámara y que es capaz de determinar, a partir de la imagen de la mira, la ubicación de la cámara respecto de la estructura, y, por consiguiente, la ubicación del proyector respecto de la estructura.