ES2734141A1 - System for measuring and monitoring movements in structures (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
System for measuring and monitoring movements in structures (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) Download PDFInfo
- Publication number
- ES2734141A1 ES2734141A1 ES201830539A ES201830539A ES2734141A1 ES 2734141 A1 ES2734141 A1 ES 2734141A1 ES 201830539 A ES201830539 A ES 201830539A ES 201830539 A ES201830539 A ES 201830539A ES 2734141 A1 ES2734141 A1 ES 2734141A1
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- laser displacement
- displacement transducer
- target element
- fixed
- distance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H9/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M7/00—Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
SISTEMA PARA LA MEDIDA Y MONITORIZACIÓN DE MOVIMIENTOS EN ESTRUCTURASSYSTEM FOR THE MEASUREMENT AND MONITORING OF MOVEMENTS IN STRUCTURES
CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓNTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
La presente invención se engloba en el campo de los sistemas, dispositivos o equipos de medida o monitorización de movimientos generados en estructuras, fundamentalmente de obra civil, tal como puentes, elementos estructurales en edificación u otro tipo de obra de ingeniería similar.The present invention encompasses in the field of systems, devices or equipment for measuring or monitoring movements generated in structures, mainly civil works, such as bridges, structural elements in buildings or other similar engineering work.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION
En los últimos años, se ha producido un desarrollo sin precedentes en la monitorización de las estructuras de obra civil, especialmente puentes, aunque no solo. De entre todos los parámetros que se pueden controlar en dichas estructuras, especialmente, en las de obra civil y edificación, se destacan los movimientos que experimentan dichas estructuras. Los movimientos generados en las estructuras aglutinan todas las propiedades mecánicas de dichas estructuras y sufren modificaciones cuando estas se degradan. En consecuencia, la monitorización de movimientos en las estructuras, en sus puntos representativos, es una buena herramienta para el control preventivo de la seguridad y la fiabilidad de las mismas.In recent years, there has been an unprecedented development in the monitoring of civil works structures, especially bridges, although not only. Among all the parameters that can be controlled in these structures, especially those of civil works and building, the movements that experience these structures stand out. The movements generated in the structures bring together all the mechanical properties of these structures and suffer modifications when they are degraded. Consequently, the monitoring of movements in the structures, at their representative points, is a good tool for the preventive control of their safety and reliability.
Sin embargo, la medición de los movimientos en las estructuras no es tarea fácil. Los medios sensores ideales para efectuar dicha medición deben ser, en primer lugar, precisos (capaces de medir con precesión superior a 0,1 mm en desplazamiento), y segundo, baratos. Adicionalmente, los medios sensores deben ser capaces de trabajar en cualquier condición ambiental y lumínica, deben ser inmunes a los campos electromagnéticos y deben ser estables, es decir, no mostrar deriva en la medida con el tiempo.However, measuring movements in structures is not an easy task. The ideal sensor means for carrying out said measurement must firstly be precise (capable of measuring with precession greater than 0.1 mm in displacement), and secondly, cheap. Additionally, the sensing means must be able to work in any environmental and light condition, they must be immune to electromagnetic fields and they must be stable, that is, they must not show drift to the extent over time.
Además, se precisa que el análisis de los datos sea realizado de forma rápida, casi en tiempo real, sin necesidad de equipos de cómputo especialmente potentes y costosos. In addition, it is necessary that the analysis of the data be carried out quickly, almost in real time, without the need for particularly powerful and expensive computer equipment.
En la actualidad, son conocidas diversas tecnologías para la medida de los movimientos que sufren las estructuras de obra civil, por ejemplo, los puentes.At present, various technologies are known for the measurement of movements suffered by civil works structures, for example, bridges.
Algunas de estas tecnologías conocidas emplean un transductor de desplazamiento, ya sean, inductivo o resistivo. Estos tipos de transductores de desplazamiento tienen numerosas ventajas, por ejemplo, son precisos, baratos, robustos, estables, entre otras. Sin embargo, presentan la desventaja que requieren un punto fijo próximo, lo cual, plantea dificultades técnicas, insalvables en muchas ocasiones en la práctica.Some of these known technologies employ a displacement transducer, whether inductive or resistive. These types of displacement transducers have numerous advantages, for example, they are precise, cheap, robust, stable, among others. However, they have the disadvantage that they require a near fixed point, which poses technical difficulties, insurmountable in many occasions in practice.
También es conocido el empleo de transductores de desplazamiento con tecnología láser, por ejemplo, triangulación, distanciometría, interferometría, etc. Estos transductores de desplazamiento láser miden la variación de la distancia entre dos puntos, donde, uno de los puntos actúa como referencia fija, a los efectos de la medida que se desea realizar, y entonces es posible conocer el movimiento del otro punto.The use of displacement transducers with laser technology is also known, for example, triangulation, distance measurement, interferometry, etc. These laser displacement transducers measure the variation of the distance between two points, where, one of the points acts as a fixed reference, for the purpose of the measurement to be performed, and then it is possible to know the movement of the other point.
Comúnmente, los transductores de desplazamiento láser se suelen disponer en un punto fijo fuera de la estructura, mientras que la referencia o diana está dispuesta en un punto móvil de dicha estructura que se pretende monitorizar. Por ejemplo, si se desea medir el descenso que experimenta la estructura de un puente, el punto fijo "natural” que se suele tomar es el suelo, para entonces medir la variación de la distancia vertical entre el puente y el suelo. Existen dos posibles alternativas para realizar la medición: poner el transductor de desplazamiento láser en el suelo y medir la distancia entre dicho transductor y el puente, o bien, poner el transductor de desplazamiento láser en el puente y medir la distancia entre éste y el suelo. En ambos casos, se alcanza a medir una variación de distancia generada por movimientos de la estructura del puente.Commonly, laser displacement transducers are usually arranged at a fixed point outside the structure, while the reference or target is arranged at a mobile point of said structure that is intended to be monitored. For example, if you want to measure the descent experienced by the structure of a bridge, the "natural" fixed point that is usually taken is the ground, then measure the variation of the vertical distance between the bridge and the ground. alternatives for measuring: put the laser displacement transducer on the ground and measure the distance between said transducer and the bridge, or put the laser displacement transducer on the bridge and measure the distance between it and the ground. cases, it is possible to measure a variation of distance generated by movements of the bridge structure.
Por otro lado, la distancia en la que se dispone el transductor de desplazamiento láser y la diana depende de las condiciones específicas de la estructura a medir, y por su parte, la precisión de la medida del movimiento estará condicionada por dicha distancia entre el transductor de desplazamiento láser y la diana. Influyendo igualmente en la precisión de la medida las condiciones ambientales del lugar en donde se encuentra emplazada la estructura. Lo que es un problema en el caso de los puentes, los cuales, suelen estar a bastantes metros del suelo, además de estar expuestos a las condiciones ambientales del lugar en donde se encuentra emplazado.On the other hand, the distance at which the laser displacement transducer and the target are arranged depends on the specific conditions of the structure to be measured, and on the other hand, the precision of the movement measurement will be conditioned by said distance between the transducer Laser displacement and target. Also influencing the environmental conditions of the place where the structure is located in the measurement accuracy. What is a problem in the case of bridges, which are usually quite a few meters from the ground, in addition to being exposed to the environmental conditions of the place where it is located.
Por ello, en esta configuración conocida, dichos transductores de desplazamiento láser no son capaces de combinar adecuadamente precisión, economía y robustez. Los que son precisos y robustos no son económicos, y los que son robustos y económicos, entonces, no son precisos.Therefore, in this known configuration, said laser displacement transducers are not able to adequately combine precision, economy and robustness. Those that are precise and robust are not economical, and those that are robust and economical, then, are not accurate.
También es conocida la medición de desplazamientos o movimientos en las estructuras utilizando tecnología GPS. Esta tecnología es económica para el usuario, pero su precisión es muy baja, inaceptable para la monitorización de estructuras constrictivas.The measurement of displacements or movements in structures using GPS technology is also known. This technology is economical for the user, but its accuracy is very low, unacceptable for the monitoring of constrictive structures.
Por otro lado, son conocidas las mediciones de desplazamientos en estructuras basadas en el uso de video cámaras y tecnologías de visión artificial, siendo hasta la fecha una solución cara, tanto, por el costo de los elementos técnicos empleados como por el costo computacional del post-procesado de los datos, por lo que aún no constituye una solución madura y rentable para su implementación masiva en campo.On the other hand, the measurements of displacements in structures based on the use of video cameras and artificial vision technologies are known, being up to date an expensive solution, both for the cost of the technical elements used and for the computational cost of the post -processed data, so it is not yet a mature and profitable solution for its massive implementation in the field.
Por tal razón, se requiere diseñar un sistema para la monitorización de movimientos en estructuras que, de forma sencilla y económica, logre superar las anteriores desventajas.For this reason, it is necessary to design a system for the monitoring of movements in structures that, in a simple and economic way, manage to overcome the previous disadvantages.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF THE INVENTION
La presente invención queda establecida y caracterizada en las reivindicaciones independientes, mientras que las reivindicaciones dependientes describen otras características de la misma.The present invention is established and characterized in the independent claims, while the dependent claims describe other features thereof.
El objeto de la invención es un sistema capaz de monitorizar, de forma continua, movimientos en estructuras, tal como, puentes. El problema técnico a resolver es cómo lograr la medición, de manera precisa y económica, de los movimientos que experimenta una estructura. The object of the invention is a system capable of continuously monitoring movements in structures, such as bridges. The technical problem to solve is how to achieve the measurement, precisely and economically, of the movements that a structure experiences.
El sistema comprende al menos un conjunto de medición de distancia entre una referencia fija y una referencia móvil. Cada uno de dichos conjuntos de medición incluye al menos un elemento de diana y un transductor de desplazamiento láser apuntado hacia dicho elemento de diana. El transductor de desplazamiento láser está adaptado para medir variaciones de distancia respecto al correspondiente elemento de diana, donde, dichas variaciones de distancia son generadas por movimientos verticales en la estructura a monitorizar.The system comprises at least one set of distance measurement between a fixed reference and a mobile reference. Each of said measurement assemblies includes at least one target element and a laser displacement transducer pointed towards said target element. The laser displacement transducer is adapted to measure distance variations with respect to the corresponding target element, where, said distance variations are generated by vertical movements in the structure to be monitored.
Así mismo, el elemento de diana y el transductor de desplazamiento láser están dispuestos sobre la estructura, donde, el elemento de diana es la referencia fija y el transductor de desplazamiento láser es la referencia móvil.Likewise, the target element and the laser displacement transducer are arranged on the structure, where, the target element is the fixed reference and the laser displacement transducer is the mobile reference.
De esta forma, mientras que el elemento de diana se mantiene sin variar su posición, solidario a un punto de la estructura que no experimenta movimientos, o bien, en una magnitud despreciable para la medición, el transductor de desplazamiento láser es fijado a un punto de la estructura que experimenta los movimientos que se desean medir, de tal forma que el transductor de desplazamiento láser se mueve junto al punto móvil de la estructura, midiendo con precisión la variación de distancia que experimenta respecto al elemento de diana.In this way, while the target element is maintained without varying its position, integral to a point of the structure that does not experience movements, or, in a negligible magnitude for measurement, the laser displacement transducer is fixed to a point of the structure that experiences the movements to be measured, so that the laser displacement transducer moves next to the mobile point of the structure, accurately measuring the variation in distance it experiences with respect to the target element.
Al estar fijados a la estructura tanto el elemento de diana como el transductor de desplazamiento láser, se logra que la separación entre ambos elementos del conjunto de medición de distancia sea mínima, con lo cual, se incrementa notablemente la presión de la medida de los movimientos de la estructura.Since both the target element and the laser displacement transducer are fixed to the structure, it is achieved that the separation between both elements of the distance measurement assembly is minimal, whereby the pressure of the movement measurement is significantly increased of the structure.
Igualmente, al estar fijados ambos elementos del conjunto de medición de distancia a la estructura, estos pueden ser dispuestos protegidos de la intemperie y alejados de las zonas de fácil acceso público, por lo que los resultados de las mediciones realizadas por el sistema no se ven afectados por las condiciones o agentes ambientales, al mismo tiempo que se evitan problemas motivados por actos vandálicos.Likewise, since both elements of the distance measuring set to the structure are fixed, these can be arranged protected from the weather and away from areas of easy public access, so that the results of the measurements made by the system are not visible affected by environmental conditions or agents, while avoiding problems motivated by vandalism.
Con todo ello, se logra una solución precisa, con un coste relativamente bajo pues se emplean elementos de medición de distancia utilizados en otros sectores industriales/comerciales y que, por tanto, se pueden adquirir fácilmente en el mercado. With all this, a precise solution is achieved, with a relatively low cost since distance measuring elements used in other industrial / commercial sectors are used and, therefore, can be easily acquired in the market.
Además, estos elementos de medición de distancia empleados en la presente invención pueden operar bajo cualquier condición ambiental y lumínica (de día, de noche, con niebla, lloviendo, etc.). El transductor de desplazamiento láser es insensible a los campos electromagnéticos, por lo que puede emplearse en estructuras sujetas a este tipo de campos, además de ser estable, es decir, no pierde la referencia inicial, lo cual, constituye una condición esencial en la monitorización a largo plazo de movimientos en las estructuras, donde, dicha monitorización es realizada de manera precisa, al estar, tanto el transductor de desplazamiento láser como el elemento de diana, fijados sobre la estructura a monitorizar, reduciéndose al mínimo la separación entre ambos elementos del conjunto de medición de distancia.In addition, these distance measuring elements used in the present invention can operate under any ambient and light conditions (day, night, foggy, raining, etc.). The laser displacement transducer is insensitive to electromagnetic fields, so it can be used in structures subject to this type of fields, in addition to being stable, that is, it does not lose the initial reference, which constitutes an essential condition in monitoring In the long term, movements in the structures, where, said monitoring is carried out precisely, being, both the laser displacement transducer and the target element, fixed on the structure to be monitored, minimizing the separation between both elements of the distance measurement set.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURASBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Se complementa la presente memoria descriptiva, con un juego de figuras, ilustrativas del ejemplo preferente, y nunca limitativas de la invención.The present specification is complemented with a set of figures, illustrative of the preferred example, and never limiting the invention.
La figura 1 representa una vista esquemática de una primera realización del sistema para la medida y monitorización de movimientos con un conjunto de medición de distancia dispuesto sobre una estructura.Figure 1 represents a schematic view of a first embodiment of the system for measuring and monitoring movements with a distance measurement set arranged on a structure.
La figura 2 representa una vista esquemática de una segunda realización del sistema para la medida y monitorización de movimientos dispuesto sobre la estructura mostrada en la figura 1, que incluye dos conjuntos de medición de distancia y un conjunto auxiliar de medición de distancia.Figure 2 represents a schematic view of a second embodiment of the system for the measurement and monitoring of movements arranged on the structure shown in Figure 1, which includes two distance measurement sets and an auxiliary distance measurement set.
La figura 3 representa un diagrama en bloque del sistema para la medida y monitorización de movimientos.Figure 3 represents a block diagram of the system for the measurement and monitoring of movements.
EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓNDETAILED EXHIBITION OF THE INVENTION
La presente invención es un sistema para la medida y monitorización de movimientos en estructuras, tales como, puentes u otras estructuras de uso civil o no civil que comprenda un elemento estructural longitudinal dispuesto de forma horizontal sobre al menos dos pilares o apoyos verticales. The present invention is a system for the measurement and monitoring of movements in structures, such as, bridges or other structures of civil or non-civil use comprising a longitudinal structural element arranged horizontally on at least two vertical pillars or supports.
Como se muestra en las figuras 1 y 2, el sistema para la medida y monitorización de movimientos comprende al menos un conjunto de medición (1) de distancia entre una referencia fija y una referencia móvil. Cada conjunto de medición (1) incluye al menos un elemento de diana (1.1) y un transductor de desplazamiento láser (1.2) apuntado hacia dicho elemento de diana (1.1), donde, cada transductor de desplazamiento láser (1.2) está adaptado para medir variaciones de distancia respecto al correspondiente elemento de diana (1.1). Estas variaciones de distancia son generadas por movimientos verticales en la estructura (2) a monitorizar.As shown in Figures 1 and 2, the system for measuring and monitoring movements comprises at least one measuring set (1) of distance between a fixed reference and a mobile reference. Each measurement set (1) includes at least one target element (1.1) and a laser displacement transducer (1.2) pointed towards said target element (1.1), where, each laser displacement transducer (1.2) is adapted to measure distance variations from the corresponding target element (1.1). These distance variations are generated by vertical movements in the structure (2) to be monitored.
En la realización mostrada en la figura 1, el sistema para la medida y monitorización de movimientos comprende un conjunto de medición (1) de distancia que, a su vez, comprende una pluralidad de elementos de diana (1.1) e igual número de transductores de desplazamiento láser (1.2) apuntados hacia cada uno de dichos elementos de diana (1.1). Sin embargo, como se muestra en la figura 2, el sistema para la medida y monitorización de movimientos podría comprender más de un conjunto de medición (1) de distancia como el mostrado en la figura 1.In the embodiment shown in Figure 1, the system for measuring and monitoring movements comprises a distance measurement assembly (1) which, in turn, comprises a plurality of target elements (1.1) and the same number of transducers of laser displacement (1.2) pointed towards each of said target elements (1.1). However, as shown in Figure 2, the system for measuring and monitoring movements could comprise more than one distance measurement set (1) as shown in Figure 1.
En cualquiera de los casos, el elemento de diana (1.1) y el transductor de desplazamiento láser (1.2) están dispuestos sobre la estructura (2), donde, el elemento de diana (1.1) es la referencia fija y el transductor de desplazamiento láser (1.2) es la referencia móvil del conjunto de medición (1).In either case, the target element (1.1) and the laser displacement transducer (1.2) are arranged on the structure (2), where, the target element (1.1) is the fixed reference and the laser displacement transducer (1.2) is the mobile reference of the measurement set (1).
Para ello, se requiere reconocer en la estructura (2) unos puntos fijos (p1, p2), es decir, ciertos puntos de la estructura (2) cuyo movimiento pueda considerarse nulo a los efectos de la medición que se pretende realizar.For this, it is necessary to recognize in the structure (2) some fixed points (p1, p2), that is, certain points of the structure (2) whose movement can be considered null for the purposes of the measurement to be carried out.
Por ejemplo, en el caso más habitual de un tablero de puente, cuyo eje longitudinal (e) es sensiblemente horizontal y está sometido mayoritariamente a cargas y movimientos sensiblemente verticales, es decir, sensiblemente perpendiculares a dicho eje longitudinal (e), éste último, puede considerarse una referencia fija para efectuar la medida de los citados movimientos verticales que experimenta la estructura (2).For example, in the most usual case of a bridge board, whose longitudinal axis (e) is substantially horizontal and is mostly subjected to substantially vertical loads and movements, that is, substantially perpendicular to said longitudinal axis (e), the latter, A fixed reference can be considered to measure the aforementioned vertical movements experienced by the structure (2).
Por lo anterior, se prefiere que los puntos fijos (p1, p2) estén circunscritos a sendos extremos del eje longitudinal (e) de la estructura (2) extendido horizontalmente entre dos de sus apoyos (2.1), es decir, los puntos fijos (p1, p2) forman parte de secciones de la estructura (2) que están dispuestas encima de dos de los apoyos (2.1) de la misma.Therefore, it is preferred that the fixed points (p1, p2) be circumscribed to two ends of the longitudinal axis (e) of the structure (2) extended horizontally between two of its supports (2.1), that is, the fixed points ( p1, p2) are part of sections of the structure (2) that are arranged on top of two of the supports (2.1) thereof.
En otros tipos de estructuras (2), será necesario identificar en las mismas aquellos puntos que puedan considerarse para la referencia fija.In other types of structures (2), it will be necessary to identify in them those points that can be considered for the fixed reference.
Adicionalmente, se prefiere que el elemento de diana (1.1) esté fijado a un cable soporte (3), el cual, se encuentra anclado a dos de los puntos fijos (p1, p2) de la estructura (2). El cable soporte (3) se postesa entre los puntos fijos (p1, p2) mediante las técnicas habituales de postesado para dicho cable soporte (3), en función de las características del material del que se conforma. Preferiblemente, los elementos de diana (1.1) serán de reducidas dimensiones y estarán solidariamente unidos al cable soporte (3), de tal forma que no se produzcan movimientos relativos entre dichos elementos de diana (1.1) y el cable soporte (3), materializándose así, que dichos elementos de diana (1.1) constituyan la referencia fija del conjunto de medición (1).Additionally, it is preferred that the target element (1.1) be fixed to a support cable (3), which is anchored to two of the fixed points (p1, p2) of the structure (2). The support cable (3) is postted between the fixed points (p1, p2) by means of the usual post-tensioning techniques for said support cable (3), depending on the characteristics of the material of which it is formed. Preferably, the target elements (1.1) will be of reduced dimensions and will be jointly connected to the support cable (3), so that there are no relative movements between said target elements (1.1) and the support cable (3), materializing thus, that said target elements (1.1) constitute the fixed reference of the measurement set (1).
Por su parte, se dispondrán tantos transductores de desplazamiento láser (1.2) como elementos de diana (1.1), estos últimos, permiten materializar el punto de impacto del láser para llevar a cabo la medida de la variación de la distancia que separa a dichos elementos (1.1, 1.2).On the other hand, there will be as many laser displacement transducers (1.2) as target elements (1.1), the latter, allow to realize the point of impact of the laser to carry out the measurement of the variation of the distance that separates said elements (1.1, 1.2).
Preferiblemente, cada transductor de desplazamiento láser (1.2) está fijado a un punto móvil (p3) de la estructura (2), por ejemplo, podrían fijarse sobre puntos del tablero del puente que no correspondan a secciones de encima de los apoyos (2.1, 2.2) de la estructura (2), de tal forma que con dicho transductor de desplazamiento láser (1.2) puede medirse la variación de distancia del punto móvil (p3) respecto al correspondiente elemento de diana (1.1). Con ello, se materializa que los transductores de desplazamiento láser (1.2) conformen la referencia móvil del conjunto de medición (1).Preferably, each laser displacement transducer (1.2) is fixed to a movable point (p3) of the structure (2), for example, they could be fixed on points of the bridge board that do not correspond to sections above the supports (2.1, 2.2) of the structure (2), in such a way that with said laser displacement transducer (1.2) the distance variation of the moving point (p3) with respect to the corresponding target element (1.1) can be measured. With this, it is realized that the laser displacement transducers (1.2) conform the mobile reference of the measurement set (1).
Así, sobre el cable soporte (3) estarán fijados tantos elementos de diana (1.1) como transductores de desplazamiento láser (1.2) estén fijados en puntos móviles (p3) de la estructura (2), o lo que es lo mismo, tantos como puntos de medición se pretendan incluir en dicha estructura (2). Thus, on the support cable (3) will be fixed as many target elements (1.1) as laser displacement transducers (1.2) are fixed at moving points (p3) of the structure (2), or what is the same, as many as Measuring points are intended to be included in said structure (2).
Además, la línea imaginaria (i) que une cada transductor de desplazamiento láser (1.2) con su respectivo elemento de diana (1.1) debe ser paralela a la dirección en la que se pretende medir el movimiento del punto móvil (p3) de la estructura (2) a monitorizar, siendo por tanto todas las líneas imaginarias (i) que unen los transductores láser (1.2) con sus elementos de diana (1.1) que conforman el conjunto de medición (1) sustancialmente paralelas.In addition, the imaginary line (i) that joins each laser displacement transducer (1.2) with its respective target element (1.1) must be parallel to the direction in which it is intended to measure the movement of the mobile point (p3) of the structure (2) to be monitored, therefore all the imaginary lines (i) connecting the laser transducers (1.2) with their target elements (1.1) that make up the substantially parallel measurement set (1).
Así, cuando los puntos móviles (p3) de la estructura (2) experimenten un movimiento, sus transductores de desplazamiento láser (1.2) se desplazarán solidariamente con dichos puntos (p3), mientras que los elementos de diana (1.1) permanecen inmóviles en su posición, midiendo así, cada transductor (1.2), la variación de distancia existente desde su posición hasta su respectivo elemento de diana (1.1). Entonces, el movimiento de cada punto móvil (p3) de la estructura (2) que se pretende monitorizar, en un determinado periodo de tiempo “At”, se define como la diferencia entre la distancia existente entre el transductor de desplazamiento láser (1.2) y el correspondiente elemento de diana (1.1) censada antes de iniciarse el periodo de tiempo “At”, y la distancia existente entre dichos elementos (1.1, 1.2) censada al final de dicho periodo de tiempo “At”.Thus, when the moving points (p3) of the structure (2) undergo a movement, their laser displacement transducers (1.2) will move in solidarity with said points (p3), while the target elements (1.1) remain immobile in their position, thus measuring, each transducer (1.2), the variation of distance existing from its position to its respective target element (1.1). Then, the movement of each mobile point (p3) of the structure (2) to be monitored, in a certain period of time "At", is defined as the difference between the distance between the laser displacement transducer (1.2) and the corresponding target element (1.1) censored before the start of the "At" time period, and the distance between said elements (1.1, 1.2) censored at the end of said "At" time period.
Por tanto, en una estructura (2), pueden disponerse tantos cables soporte (3) como se desee, siempre que existan un número suficiente de puntos fijos (p1, p2) sobre los que se puedan anclar dichos cables soporte (3), así como, colocar en cada uno de dichos cables soporte (3) tantos elementos de diana (1.1) como puntos móviles (p3) de la estructura (2) se deseen monitorizar.Therefore, in a structure (2), as many support cables (3) can be arranged as desired, provided there is a sufficient number of fixed points (p1, p2) on which said support cables (3) can be anchored, thus as, place on each of said support cables (3) as many target elements (1.1) as moving points (p3) of the structure (2) to be monitored.
Adicionalmente, el sistema para la medida y monitorización de movimientos puede comprender un conjunto auxiliar de medición (4), en caso de que sea esperable la ocurrencia de movimientos de los puntos fijos (p1, p2), a los que está fijado el cable soporte (3), en la dirección del eje longitudinal (e) de la estructura (2).Additionally, the system for the measurement and monitoring of movements can comprise an auxiliary measurement set (4), in the event that the occurrence of movements of the fixed points (p1, p2), to which the support cable is fixed, is expected (3), in the direction of the longitudinal axis (e) of the structure (2).
Por ejemplo, en la realización mostrada en la figura 2, el sistema para la medida y monitorización de movimientos comprende dos conjuntos de medición (1A, 1B) y un conjunto auxiliar de medición (4) de distancia entre los puntos fijos (p1, p2) de unos extremos (e1, e2) de dichos conjuntos de medición (1A, 1B). For example, in the embodiment shown in Figure 2, the system for measuring and monitoring movements comprises two measuring sets (1A, 1B) and an auxiliary measuring set (4) of distance between the fixed points (p1, p2 ) of ends (e1, e2) of said measurement sets (1A, 1B).
Preferiblemente, el conjunto auxiliar de medición (4), igualmente, incluye un elemento de diana (4.1) y un transductor de desplazamiento láser (4.2) apuntado hacia dicho elemento de diana (4.1), donde, el transductor de desplazamiento láser (4.2) está adaptado para medir variaciones de distancia respecto al correspondiente elemento de diana (4.1) generadas por movimientos horizontales en la estructura (2), es decir, en la dirección de su eje longitudinal (e).Preferably, the auxiliary measuring assembly (4) also includes a target element (4.1) and a laser displacement transducer (4.2) pointed towards said target element (4.1), where, the laser displacement transducer (4.2) It is adapted to measure variations in distance from the corresponding target element (4.1) generated by horizontal movements in the structure (2), that is, in the direction of its longitudinal axis (e).
Así mismo, se prefiere que el elemento de diana (4.1) y el transductor de desplazamiento láser (4.2) del conjunto auxiliar de medición (4) sean iguales a los elementos de diana (1.1) y los transductores de desplazamiento láser (1.2) del conjunto de medición (1).Likewise, it is preferred that the target element (4.1) and the laser displacement transducer (4.2) of the auxiliary measurement assembly (4) be equal to the target elements (1.1) and the laser displacement transducers (1.2) of the measurement set (1).
Sin embargo, en el caso del conjunto auxiliar de medición (4), se prefiere que la referencia fija sea su transductor de desplazamiento láser (4.2), y la referencia móvil, sea su elemento de diana (4.1).However, in the case of the auxiliary measurement assembly (4), it is preferred that the fixed reference be its laser displacement transducer (4.2), and the mobile reference be its target element (4.1).
Para ello, se prefiere que el elemento de diana (4.1) del conjunto auxiliar de medición (4) esté fijado a un segundo cable soporte (5), en este caso, postesado entre dos puntos fijos (p1, p2) de la estructura (2), y el transductor de desplazamiento láser (4.2) del conjunto auxiliar de medición (4) esté fijado a un punto fijo intermedio (p4) de encima de un apoyo intermedio (2.2) que está dispuesto entre los apoyos (2.1) de la estructura (2).For this, it is preferred that the target element (4.1) of the auxiliary measuring assembly (4) be fixed to a second support cable (5), in this case, post-tensioned between two fixed points (p1, p2) of the structure ( 2), and the laser displacement transducer (4.2) of the auxiliary measuring assembly (4) is fixed to an intermediate fixed point (p4) above an intermediate support (2.2) that is arranged between the supports (2.1) of the structure (2).
Igualmente, se prefiere que la línea imaginaria (i) que une el transductor de desplazamiento láser (4.2) con su respectivo elemento de diana (4.1) del conjunto auxiliar de medición (4) sea sustancialmente paralela a las líneas imaginarias (i) que unen los transductores láser (1.2) con sus elementos de diana (1.1) que conforman el o los conjuntos de medición (1). Dado que el transductor de desplazamiento láser (4.2) del conjunto auxiliar de medición (4) está dispuesto sobre el punto fijo intermedio (p4), las variaciones de la distancia entre el transductor de desplazamiento láser (4.2) y el elemento de diana (4.1) serán exclusivamente debidas a variaciones de distancia, acortamiento o alargamiento, entre los puntos fijos (p1, p2) a los que se encuentra anclado el segundo cable soporte (5). Likewise, it is preferred that the imaginary line (i) that joins the laser displacement transducer (4.2) with its respective target element (4.1) of the auxiliary measuring assembly (4) be substantially parallel to the imaginary lines (i) that join the laser transducers (1.2) with their target elements (1.1) that make up the measurement set (1). Since the laser displacement transducer (4.2) of the auxiliary measuring assembly (4) is arranged on the intermediate fixed point (p4), the variations in the distance between the laser displacement transducer (4.2) and the target element (4.1 ) will be exclusively due to variations in distance, shortening or elongation, between the fixed points (p1, p2) to which the second support cable (5) is anchored.
Entonces, de modo similar al caso de los puntos móviles (p3), los movimientos de los puntos fijos (p1, p2) de la estructura (2) entre los que se encuentra postesado el segundo cable soporte (5) que se pretenden monitorizar, en un determinado periodo de tiempo “At”, se define como la diferencia entre la distancia existente entre el transductor de desplazamiento láser (4.2) y el elemento de diana (4.1) censada antes de iniciarse el periodo de tiempo “At”, y la distancia existente entre dichos elementos (4.1, 4.2) censada al final de dicho periodo de tiempo “At”.Then, similar to the case of the moving points (p3), the movements of the fixed points (p1, p2) of the structure (2) between which the second support cable (5) that is intended to be monitored is post-tensioned, in a certain period of time "At", it is defined as the difference between the distance between the laser displacement transducer (4.2) and the target element (4.1) censored before the start of the period "At", and the distance between said elements (4.1, 4.2) censored at the end of said period of time "At".
Asumiendo la hipótesis de que los acortamientos o alargamientos entre los puntos fijos (p1, p2) de anclaje de cada uno de los cables soportes (3, 5) empleados son proporcionales a la distancia que los separa en todos los casos, lo cual, es razonable en estructuras de obra civil, existe una relación biunívoca entre la variación de distancia medida por el conjunto auxiliar de medición (4) y el impacto que dicha variación de distancia, acortamiento o alargamiento, entre los puntos fijos (p1, p2) de los cables soporte (3) de los conjuntos de medición (1) tiene en la medida de la variación de distancia entre los transductores de desplazamiento láser (1.2) y sus respectivos elementos de diana (1.1). En consecuencia, el conjunto auxiliar de medición (4) sirve para poder descontar el efecto de la variación de distancia, acortamiento o alargamiento, entre los dos puntos fijos (p1, p2) a los que se ancla cada cable soporte (3) de los conjuntos de medición (1), según el eje longitudinal (e) que los une, en la medida de la variación de distancia entre cada transductor de desplazamiento láser (1.2) y su elemento de diana (1.1).Assuming that the shortening or lengthening between the fixed points (p1, p2) of anchoring of each of the support cables (3, 5) used are proportional to the distance that separates them in all cases, which is reasonable in civil works structures, there is a biunivocal relationship between the variation of distance measured by the auxiliary measurement set (4) and the impact that said variation of distance, shortening or elongation, between the fixed points (p1, p2) of the Support cables (3) of the measurement assemblies (1) have the measurement of the variation in distance between the laser displacement transducers (1.2) and their respective target elements (1.1). Consequently, the auxiliary measuring assembly (4) serves to discount the effect of the variation in distance, shortening or elongation, between the two fixed points (p1, p2) to which each support cable (3) of the measurement sets (1), according to the longitudinal axis (e) that joins them, to the extent of the distance variation between each laser displacement transducer (1.2) and its target element (1.1).
Como muestra en la figura 3, se prefiere que cada transductor de desplazamiento láser (1.2, 4.2) esté conectado a unos medios registradores de datos (6), estos últimos, adaptados para recoger y almacenar las variaciones de distancias medidas por cada transductor de desplazamiento láser (1.2, 4.2).As shown in Figure 3, it is preferred that each laser displacement transducer (1.2, 4.2) is connected to data recording means (6), the latter, adapted to collect and store the variations of distances measured by each displacement transducer laser (1.2, 4.2).
Igualmente, se prefiere que los medios registradores de datos (6) estén conectados a unos medios automatizados de procesamiento de datos (7), por ejemplo, un ordenador personal, a través de los cuales puede realizarse, de forma automática, el post procesado de las mediciones obtenidas.Likewise, it is preferred that the data recording means (6) be connected to automated data processing means (7), for example, a personal computer, through which the post-processing of data can be performed automatically. the measurements obtained.
De este modo, cada transductor de desplazamiento láser (1.2, 4.2) proporciona a los medios registradores de datos (6), en tiempo real, la medida de distancia existente entre ellos y el correspondiente elemento de diana (1.1,4.1), para luego, llevar a cabo el post-procesado de dichas medidas en los medios automáticos de procesamiento de datos (7).In this way, each laser displacement transducer (1.2, 4.2) provides to the data recording means (6), in real time, the existing distance measurement between them and the corresponding target element (1.1,4.1), to then carry out the post-processing of said measurements in the automatic data processing means (7).
En los medios automáticos de procesamiento de datos (7), se determina la magnitud del movimiento experimentado por cada punto móvil (p3) de la estructura (2) que se monitoriza en un determinado periodo de tiempo “At”, lo cual, como se ha comentado anteriormente, consiste en hallar la diferencia entre la distancia existente entre el transductor de desplazamiento láser (1.2) correspondiente y su elemento de diana (1.1) censada antes de iniciarse el periodo de tiempo “At”, y la distancia existente entre dichos elementos (1.1, 1.2) censada al final del periodo de tiempo “At”.In the automatic data processing means (7), the magnitude of the movement experienced by each mobile point (p3) of the structure (2) that is monitored in a certain period of time "At" is determined, which, as As mentioned above, it consists in finding the difference between the distance between the corresponding laser displacement transducer (1.2) and its target element (1.1) censored before the start of the “At” period of time, and the distance between said elements (1.1, 1.2) censored at the end of the “At” time period.
En caso de emplearse un conjunto auxiliar de medición (4), pues es esperable que puedan existir movimientos relevantes de los puntos fijos (p1, p2), adicionalmente, los medios automáticos de procesamiento de datos (7) tienen en cuenta el efecto de la variación de distancia, acortamiento o alargamiento, entre los puntos fijos (p1, p2) en la medición de distancia entre cada transductor de desplazamiento láser (1.2) y su elemento de diana (1.1) que le ha sido facilitada para el periodo de tiempo “At”. Como fue comentado anteriormente, la variación de distancia experimentada por los puntos fijos (p1, p2) se determina hallando la diferencia entre la distancia existente entre el transductor de desplazamiento láser (4.2) y el elemento de diana (4.1) del conjunto auxiliar de medición (4) censada antes de iniciarse el periodo de tiempo “At”, y la distancia existente entre dichos elementos (4.1, 4.2) censada al final de dicho periodo de tiempo “At”. El valor hallado de dicha variación de distancia entre los puntos fijos (p1, p2) es descontado de las medidas de distancia facilitadas por cada transductor de desplazamiento láser (1.2) para el periodo de tiempo “At”, a la hora de determinar la magnitud del movimiento experimentado por cada punto móvil (p3) de la estructura (2).If an auxiliary measurement set (4) is used, it is expected that there may be relevant movements of the fixed points (p1, p2), in addition, the automatic data processing means (7) take into account the effect of the distance variation, shortening or elongation, between the fixed points (p1, p2) in the distance measurement between each laser displacement transducer (1.2) and its target element (1.1) that has been provided for the period of time “ At. " As previously mentioned, the variation in distance experienced by the fixed points (p1, p2) is determined by finding the difference between the distance between the laser displacement transducer (4.2) and the target element (4.1) of the auxiliary measurement set (4) censored before the start of the "At" time period, and the distance between said elements (4.1, 4.2) censored at the end of said "At" time period. The found value of said distance variation between the fixed points (p1, p2) is discounted from the distance measurements provided by each laser displacement transducer (1.2) for the period of time "At", when determining the magnitude of the movement experienced by each moving point (p3) of the structure (2).
En cualquier caso, automáticamente, se logra conocer cuánto se desplazó cada punto móvil (p3) de la estructura (2) en el periodo de tiempo “At” monitorizado. In any case, automatically, it is possible to know how much each moving point (p3) of the structure (2) moved in the period of time "At" monitored.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201830539A ES2734141B2 (en) | 2018-06-04 | 2018-06-04 | System for measuring and monitoring movements in structures |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201830539A ES2734141B2 (en) | 2018-06-04 | 2018-06-04 | System for measuring and monitoring movements in structures |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2734141A1 true ES2734141A1 (en) | 2019-12-04 |
| ES2734141B2 ES2734141B2 (en) | 2021-01-11 |
Family
ID=68699080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES201830539A Active ES2734141B2 (en) | 2018-06-04 | 2018-06-04 | System for measuring and monitoring movements in structures |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2734141B2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4843372A (en) * | 1988-01-21 | 1989-06-27 | Thomas Savino | Bridge sway and deflection detection system |
| US5404132A (en) * | 1994-03-14 | 1995-04-04 | Canty; Jeffery N. | Deflection monitoring system |
| US6240783B1 (en) * | 1998-05-02 | 2001-06-05 | Usbi, Co | Bridge monitoring system |
| EP2444787A1 (en) * | 2010-10-22 | 2012-04-25 | Vilnius Gediminas Technical University | Method and device for bridge state evaluation using dynamic method |
| JP2015078554A (en) * | 2013-10-18 | 2015-04-23 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | Bridge pier soundness evaluation method and bridge pier soundness evaluation device |
-
2018
- 2018-06-04 ES ES201830539A patent/ES2734141B2/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4843372A (en) * | 1988-01-21 | 1989-06-27 | Thomas Savino | Bridge sway and deflection detection system |
| US5404132A (en) * | 1994-03-14 | 1995-04-04 | Canty; Jeffery N. | Deflection monitoring system |
| US6240783B1 (en) * | 1998-05-02 | 2001-06-05 | Usbi, Co | Bridge monitoring system |
| EP2444787A1 (en) * | 2010-10-22 | 2012-04-25 | Vilnius Gediminas Technical University | Method and device for bridge state evaluation using dynamic method |
| JP2015078554A (en) * | 2013-10-18 | 2015-04-23 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | Bridge pier soundness evaluation method and bridge pier soundness evaluation device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2734141B2 (en) | 2021-01-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7895015B2 (en) | Method for measuring the structural health of a civil structure | |
| WO2014043825A1 (en) | Real-time structural measurement (rtsm) for control devices | |
| JP2024060019A (en) | Surveying system, method for supporting installation of stakes, and program for supporting installation of stakes | |
| CN109556524A (en) | Crack width monitoring system and method based on fiber grating technology | |
| ES2734141B2 (en) | System for measuring and monitoring movements in structures | |
| CN109612429A (en) | A kind of 3-D positioning method of the segment beam end prestress pipe based on total station | |
| CN204313844U (en) | A kind of noncontact monitoring measurement controls flag-rod | |
| Wyczałek et al. | Monitoring of the static and dynamic displacements of railway bridges with the use of the total station and set of the electronic devices | |
| Tuno et al. | A Simulation Analysis on the Expected Horizontal Accuracy of a Bridge Stakeout | |
| Monego et al. | 3-D survey of rocky structures: The dolomitic spire of the gusela del Vescovà | |
| GB2167182A (en) | Universal measuring gauge for geological structures | |
| RU2469268C1 (en) | Device for surveying pillar mining sections | |
| KR20030077876A (en) | The sensor system for measurement of tunnel endurance displacement and its ceiling subsidence | |
| Jáuregui et al. | Static measurement of beam deformations via close-range photogrammetry | |
| RU2141622C1 (en) | Method determining tilting | |
| Griffith et al. | Calibration enhancement of ShapeAccelArray technology for long term deformation monitoring applications | |
| Barry | Construction measurements | |
| Ohnishi et al. | Application of CCD photogrammetry system to measurement of tunnel wall movement due to parallel tunnel excavation | |
| Voina et al. | CONSIDERATIONS ON THE WAYS OF DETERMINING THE MOVEMENT OF THE EARTH'S SURFACE DUE TO THE PHENOMENON OF SUBSIDENCE. | |
| MICHAL et al. | Development deflection of prestressed concrete bridge | |
| Balek et al. | Laboratory testing of the precision and accuracy of the shape Accel Array sensor in horizontal installation | |
| Yang et al. | Application of bridge continuous shape measurement system based on optical fiber sensing technology in bridge post-seismic detection | |
| KR100994821B1 (en) | Measuring apparatus for horizontal movement of main tower of bridge | |
| RU2122708C1 (en) | Gear determining angles, distances and visibility of areas | |
| Dominici et al. | An integrated monitoring system for the monumental walls of Amelia |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2734141 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20191204 |
|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2734141 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B2 Effective date: 20210111 |