WO2021079014A1 - Dispositivo de medición y control de superficies de cavidades, procedimiento de utilización del mismo - Google Patents

Dispositivo de medición y control de superficies de cavidades, procedimiento de utilización del mismo Download PDF

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WO2021079014A1
WO2021079014A1 PCT/ES2019/070719 ES2019070719W WO2021079014A1 WO 2021079014 A1 WO2021079014 A1 WO 2021079014A1 ES 2019070719 W ES2019070719 W ES 2019070719W WO 2021079014 A1 WO2021079014 A1 WO 2021079014A1
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deviation
cavity
control unit
graphic information
measurement
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PCT/ES2019/070719
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Inventor
Alfredo MUÑOZ GONZÁLEZ
Miguel José SEGARRA MARTÍNEZ
Carmen FERNÁNDEZ RIERA
Germán MORO MARTÍN
José María Llamas Fernández
Álvaro MELERO GIL
Roberto Medina Aparicio
Francisco Javier BARRIENTOS GARCÍA
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Dragados, S.A.
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    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D17/00—Excavations; Bordering of excavations; Making embankments
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C11/00—Photogrammetry or videogrammetry, e.g. stereogrammetry; Photographic surveying
    • G01C11/04—Interpretation of pictures
    • G01C11/06—Interpretation of pictures by comparison of two or more pictures of the same area
    • G01C11/12—Interpretation of pictures by comparison of two or more pictures of the same area the pictures being supported in the same relative position as when they were taken
    • G01C11/14—Interpretation of pictures by comparison of two or more pictures of the same area the pictures being supported in the same relative position as when they were taken with optical projection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01C7/00—Tracing profiles
    • G01C7/06—Tracing profiles of cavities, e.g. tunnels
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    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/08—Construction

Definitions

  • the present invention is included in the field of systems that use wave reflection for the measurement of cavities, together with calculation methods to compare the measured values with intended or theoretical ones, and the exposition of said comparison, usually by means of points, lines or surfaces.
  • cavities such as tunnels
  • Reprofiling normally with an excavating machine, which seeks to achieve the minimum cavity section in which it is possible to apply all the supporting and finishing thicknesses without loss.
  • patents with publication number US6844923, JP6188061B2 (uses a total station for positioning) and JP2001271583A (uses a laser) are known.
  • patents with publication numbers JPH1144529A and JPH0559894A are known.
  • the profile to be excavated in the face of the tunnel is projected by means of a laser line, a previous 3D measurement is made, it does not project errors on the tunnel walls;
  • -JP08226819 projects control points, such as the tunnel axis, on the front of the tunnel;
  • Geoslam geoslam.com/processmonitor- live
  • it is represented on a screen of a control, usually that of a computer topographic, the deviations between the desired cavity surface and the real one by means of a grid or map of different colors, which makes it difficult to operate the machine in question with precision and requires a specialized operator.
  • the object of the invention is a device for measuring and controlling cavity surfaces and the method of using it.
  • the technical problem to be solved is to configure the elements of the device and establish the stages of its use procedure to achieve a projection of the measured deviations that solve and improve the problems of the state of the art.
  • the present invention refers to a cavity surface measurement and control device that comprises a housing, as a fixed or portable structural element, in which at least three prisms are arranged, of which known to know their spatial coordinates by optical reflection (for example those of Leica, accessories.leica-geosystems.com/en/Original-Prisms_85273.htm), as is normally done by means of a total station, which is not part of the invention ; means for 3D measurement of the cavity surface, such as a laser scanner or a laser profilometer on a turntable, for example and as described later in the detailed discussion; a control unit connected to the 3D measurement means, such as an industrial type computer; The control unit comprises a processor that can calculate the 3D deviation between a predetermined cavity surface, a mathematical surface that represents the theoretical cavity, and points of the cavity measured by the 3D measurement means, usually by means of a first program computer for this purpose; a projection means connected to the control unit to project graphic information.
  • a housing as a fixed or portable structural element
  • the device is characterized by the fact that the control unit is capable of generating the necessary graphic information (colors, lines, figures, etc.) projected from the calculated 3D deviation, said graphic information being projectable on the surface of the cavity by means of the projection means. .
  • This generation is normally carried out by means of a second computer program that is capable of generating the Graphic information mentioned in the form of a 3D surface that adapts to the real surface of the cavity and is able to stay within the calculated limits.
  • cavity we mean any underground or similar construction that creates a cavity, such as a tunnel, cavern, station, etc.
  • 3D deviation we mean a deviation referred to and represented on a 3D surface, to differentiate itself from a 2D point or line.
  • projection means it is meant to refer to means of optical, visual representation, which allow a user to perceive what is projected in normal conditions of visibility in the field of the cavities in question, such as, for example, it may be a tunnel under construction.
  • computer program is meant the set of computer-type commands programmed in a computer language. Although a first and a second computer program differ in this document, it is equally valid that the set of commands forms part of the same computer program and refers to a first subroutine and a second subroutine. Any other common analogy in computer programs is valid for the computer program.
  • the device includes a concrete spraying machine or robot or an excavator comprising a device as discussed.
  • the advantage is that the measuring and control device is available next to the machine, without the need for an operator external to the machine to operate said device.
  • concrete spraying machine or robot is made since the successive automation of the classic concrete spraying machines or guniting machines has led them to configurations similar to industrial robotic arms or, simply, robots, depending on their usual denomination. With the aforementioned point, it is intended to understand that the concrete projection device can range from the most classic and manual to the most automated.
  • the invention relates to the method of using the device that has been set out above, which comprises the following steps in sequence:
  • Figure 1 represents a perspective view of a cavity surface measurement and control device.
  • Figure 2 represents a perspective view of a device that includes the configuration of Figure 1 in addition to a concrete spraying machine or robot, the casing arranged in front of the machine and inside a cavity of the type being represented in a continuous line. tunnel in which the aforementioned concrete spraying machine or robot operates, the casing is represented in broken line when it is arranged on top of the machine.
  • Figure 3 represents a front perspective view of a tunnel-type cavity, on the wall of which the graphic information generated relative to the 3D deviation calculated by the device of Figure 1 is projected.
  • Figure 1 shows a cavity profile measurement and control device (1) that comprises a housing (1.1) in which at least three prisms (1.2) are arranged, 3D measurement means (1.3) of the surface of the cavity (4), a control unit (1.4) connected to the 3D measuring means (1.3), the control unit (1.4) It comprises a processor that can calculate the 3D deviation between a predetermined cavity surface (4) and cavity points (4) measured by the 3D measurement means (1.3), usually thousands of points, up to hundreds of thousands of points, Projection means (1.5) connected to the control unit (1.4) to project said 3D deviation, the control unit (1.4) is capable of generating the necessary projectable graphic information (2) of the calculated 3D deviation, figures 2 and 3, said graphic information (2) being projectable on the surface of the cavity (4) by means of projection means (1.5).
  • the 3D measuring means (1.3) can be self-sufficient for measurement, since by themselves they are capable of covering the surface to be measured.
  • the housing (1.1) also has communication means (1.6) connected to the control unit (1.4).
  • the means of communication (1.6) can be via cable, of the Ethernet type, or wireless (for example through a radio modem, -www.satel.com/products/radio-modems/satelline- 1870e / -).
  • a radio modem for example through a radio modem, -www.satel.com/products/radio-modems/satelline- 1870e / -.
  • Communication normally refers to that which takes place between the device (1) and an external total station, not shown and which does not form part of the invention, when the device (1) asks the total station to measure and it transmits the measured coordinates to it, which are passed to the control unit (1.4); Wireless communication is preferred for convenience and to avoid transcription errors. Although this is the usual way, it could happen that the coordinates were entered manually in the control unit (1.4), in case they are known by other means or that communication with the total station is not possible.
  • Another possible communication is between the device (1) and external monitoring means, such as a Smartphone or tablet operated by an inspector, where the information that could be displayed on a screen of the same device (1) could be available but at a certain distance from it, as well as with the comfort it brings when it is wireless.
  • the 3D measurement means (1.3) such as a laser profilometer, Sick (ww .sick.com / de / en / detection-and-ranging- solutions / 2d-lidar-sensors / lmslxx / c / g91901), are arranged on a rotating platform (1.31), figure 1, it is not part of the profilometer itself, but is a part added to it.
  • said platform (1.31) is of the high precision type, for example, equipped with an encoder of sufficient resolution.
  • the media projection (1.5) are able to project the graphical information (2) of the calculated 3D deviation, figure 2, more detailed for example using different colors (2A, 2B, 2C, 2D), figure 3, depending on the magnitude of the calculated 3D deviation.
  • the different colors have been represented by different lines; thus, a first color (2A), represented with the densest hatching, could be a strong or dark color to refer to the deviation with greater magnitude, even when it is already outside an intended tolerance; a second color (2B), represented by a less dense streak, represents a less strong color, for a smaller amount of deviation; the same for a third color (2C), streaking even less dense for a less strong color.
  • a fourth color (2D), represented by a horizontal line can refer to when the magnitude has a sign opposite to the others mentioned, which occurs when no material has to be added, that is, when material has to be removed or excavated.
  • the projection means (1.5) are capable of projecting the graphic information (2) of the 3D deviation calculated by means of the numerical values (2E) of the magnitude of the 3D deviation calculated, as represented in figure 3.
  • the projection means (1.5) are capable of projecting the graphic information (2) of the 3D deviation calculated by means of the numerical values (2E) of the magnitude of the 3D deviation calculated, as represented in figure 3.
  • two symbols are included, " ⁇ ” and "X”, which are not numerical values in themselves, since “ ⁇ ” refers to values out of tolerance that imply a first contribution of concrete and in successive measurements its deviation in magnitude will be established, "X” refers to excavation or reprofiling, not to contribution.
  • This also exposes the versatility of the system in terms of the possibility of projection of information, being able to be of any type depending on the need of each case.
  • the numerical values (2E) can be represented alone or in conjunction with the colors (2A, 2B, 2C, 2D) as can be seen in the right half of figure 3. In this way, visually there is a double indication of the task to be implemented, contribution of concrete or excavated, as well as a guide of the magnitude, which is very useful when handling the machine or robot of concrete projection (1.10) or the excavator.
  • control unit (1.4) includes a first computer program for calculating the 3D deviation, it can also include a second computer program for generating the graphic information (2) of the calculated 3D deviation, so that adapts said graphic information (2) on the surface of the cavity (4) with a predetermined precision, as explained in detail later in connection with the explanation of the procedure.
  • the 3D measurement means (1.3) is a laser scanner, such as those used in surveying. In this way, an effective and economical measurement is achieved as it is a commercial component of proven efficiency.
  • the operation of the machine or robot (1.10) can be done either through an interface such as a touch screen, or through an external wired keypad, among other handling methods, as usual. on known devices.
  • the media projection (1.5) are a video projector or a laser projector.
  • the laser projector is of proven efficiency, it has one or more colored beams that allow to "draw" figures on any surface, such as the contour lines of the different iso-thickness on the excavated surface, but it can present certain risks to nearby users, such as eyestrain in prolonged exposures to laser light and injury in the event of a direct incident of a beam to an eye of a user.
  • An alternative is a video projector, which can be LED or laser technology and of different resolutions (HD, 4K, etc.). According to the tests carried out, the 4K laser video projector is preferred. With video projectors the risk of eye damage to a user is very low.
  • the device (1) also comprises inertial control means (1.7). These are known, usually comprising at least one accelerometer. With this, severe movements are detected that could affect the measurement. Its function is to ensure that the measurement of the excavated surface and the projection are carried out in suitable conditions, in addition to warning of a possible recalibration or repositioning due to severe movement, rather than controlling or managing the operation of the device ( 1).
  • the 3D measurement means (1.3) and the projection means (1.5) are arranged in their corresponding housings within the device (1), protected by two separate crystals (1.8) that can be covered by two doors (1.9), as represented in figure 1.
  • Said 3D measurement means (1.3) and projection means (1.5) are suitably protected against the usual aggressive elements.
  • the housing to house the 3D measurement means (1.3) and projection means (1.5) could be only one, with a single pane (1.8) and a single door (1.9).
  • the device (1) is also capable of projecting the graphic information (2) of the calculated 3D deviation on a screen, which would be a representation of a 3D deviation on a two-dimensional screen, in the same way which is done in what is known in the state of the art, for example, in the form of a grid, which for this reason is not discussed in more detail here.
  • the device (1) includes the appropriate and known data and information storage means, such as any type of memory on magnetic or electronic media, which, due to its known and customary nature, is not discussed in more detail in this description. The same happens with the electrical, mains or battery power supply.
  • the device for measuring and controlling cavity profiles (1) as described includes a concrete spraying machine or robot (1.10) or an excavator, not shown.
  • a concrete spraying robot (1.10) is represented, with a device (1) separated and in front of the machine (1.10) towards the interior of a tunnel, as an embodiment of a cavity (4), it could also be to one side and, although little used, it could also be behind it, and with a broken line on the left side of the machine (1.10) has been represented when the same device (1) is arranged on the machine (1.10), as a schematic representation, as it could be like this, or in any arrangement on the machine (1.10) as even above the cabin, or be integrated into the same machine
  • the device (1) when the device (1) is arranged or integrated in it, there are usually the aforementioned interferences in the direct line of sight with the total station, which can also occur in any other arrangement of the device (1), so that other prisms (1.2) located in the machine (1.10) and the positioning would be done using the coordinates of any of the prisms (1.2), those of the device (1) or the others arranged in the machine
  • the procedure for using a cavity surface measurement and control device (1) as described above comprises the following steps in sequence: positioning of the device (1) by knowing the spatial coordinates of at least three prisms (1.2) arranged in said device (1) and introduction of said coordinates to a control unit (1.4) of the device (1), either manually by a user or automatically by the same device (1);
  • One option of the procedure is that the calculation of the 3D deviation is carried out by means of a first computer program.
  • the generation of the graphical information (2) of the calculated 3D deviation is carried out by means of a second computer program.
  • said graphic information (2) generated can be detailed in different colors (2A, 2B, 2C, 2D) depending on the magnitude of the deviation, and / or they can be different numerical values (2E) of the magnitude of the deviation, as explained above in the device (1) in relation to figure 3.
  • the graphic information (2) generated is projected onto the surface of the cavity (4) with a predetermined precision, providing the accuracy and precision necessary for it to be of real and reliable practical application.
  • the predetermined precision can be any according to the needs of the case; Specifically, by way of illustration, in the example below, a precision of less than ⁇ 2 cm is cited, which may be this, which is shown to be advantageous in the tests carried out, or any other.
  • the generation of the graphic information (2) by means of the second computer program implies the creation of a 3D surface that adapts to the real surface of the cavity (4) and is capable of being kept within the calculated limits. That is to say, not only is a surface or flat deviation generated, which would be two-dimensional and not valid because when it is arranged on the surface of the cavity (4), which is three-dimensional, the limits of such deviation would be affected by adapting to protrusions and cavities, Rather, the graphic information (2) of the deviation is 3D, calculated in such a way that it can be adapted to all the real protrusions and cavities of the cavity (4), with which the limits of said surface projection or 3D deviation are arranged with accuracy in reality of the cavity surface (4).
  • control unit (1.4) by means of the second computer program calculates the deformation that must be given to the surface to be projected so that all the graphic information (2) represented on the surface is make it in the right place with high precision. This is necessary since the "screen" on which it is projected is not flat and perpendicular to the projection means (1.5), but is an irregular surface, since it is the surface of the cavity (4).
  • the geometric and spatial precision of what is projected is key, the complexity and accuracy of the way of acting of the second computer program make it possible for the projection of the graphic information (2) of the calculated 3D deviation to adjust to reality and is valid to carry out the subsequent projection or excavation operations.
  • Another option is that at any stage it is possible to configure the device (1) to change the generation parameters of the graphic information (2) and projection, such as the deviation thresholds corresponding to each projected color (2A, 2B, 2C, 2D), display parameters, 3D measurement media digitization parameters (1.3).
  • stages of positioning the 3D measurement in the cavity reference system (4), determining the sections and longitudinal axis of the cavity take place. cavity (4), and segmentation of the theoretical surface with respect to the longitudinal axis of the cavity (4).
  • a concrete projection is carried out in a tunnel-type cavity (4).
  • Uncertainty of the angular measurement of the turntable (1.31), used when the 3D measurement means (1.3) are a laser profilometer (in the case of a 3D laser scanner, already considered in the uncertainty of the previous point).
  • Absolute precision referred to the final precision obtained both in the calculated coordinates of the captured points, and in the representation of the projected result on the tunnel surface. Is Absolute precision is determined by the sum of all the relative uncertainties described above, plus another series of additional factors that will determine the global precision of the system, such as:
  • the final precision of the device (1) is determined by the sum of the relative precisions plus the absolute ones.
  • the main components that the device (1) integrates inside are the following: Laser measurement system (Laser Measurement System SICK LMS120), as 3D measurement means (1.3); turntable (Standa Motorized Rotation Stage 8MR190-2) (1.31); fanless industrial computer (ARK 2121-L), as a control unit (1.4); touch screen (Pro-Face FP5000 Series); inertial control means (1.7); radio modem (Satelline 3AS), as means of communication (1.6); laser video projector (Optoma ZU500-TST), as projection media (1.5); Peltier cells and thermostat for heating and cooling; keypad for remote control by the operator of the concrete spraying robot (1.10).
  • Laser measurement system Laser Measurement System SICK LMS120
  • turntable Standa Motorized Rotation Stage 8MR190-2
  • fanless industrial computer ARK 2121-L
  • touch screen Pro-Face FP5000 Series
  • inertial control means 1.7
  • radio modem Setelline 3AS
  • laser video projector Optoma ZU
  • the necessary geometric data are those corresponding to both the planimetric and altimetric geometric layout (plan and elevation), as well as the definition of the different cross sections or "standard sections "that concur in the section where the device is going to be used (1).
  • the simple definition of the axis was chosen from the coordinates X, Y, Z, ( East, North and Elevation), entered into the control unit (1.4) from an ASCII file where in each data line the kilometer point "PK", coordinate "X”, coordinate "Y”, and coordinate "Z" are defined, with the interval that the user establishes with the criteria to make the arrows of that sequence of segments between each point differ minimally with the strictly theoretical layout.
  • the sections can be "perpendicular", that is, the direction of the vector normal to the section plane coincides with that of the tunnel advance vector at the established station, or "vertical" where the vector normal to the plane of the section is orthogonal to the vector of gravity and the plane of the section is orthogonal to the plane formed by the vector of advance of the tunnel and the vector of gravity for that station.
  • a file with XML format is generated, which collects all the data.
  • Both the path definition ASCII file and the XML file that contains the information on the section to be built are read and interpreted by the control unit (1.4), generating the mathematical functions of the surfaces generated between each pair of consecutive type sections, so that it is possible to calculate the distance from each measured point to said generated surface.
  • said distance corresponds to the thickness of concrete to be sprayed necessary to reach the section at each point.
  • the procedure for using the device (1) involves a series of stages:
  • the display parameters, calculation, etc. which depending on the scope of the modified parameter will require reprocessing of the measurement or modification of the presentation of the results.
  • it corresponds to the configuration that can be made of the device (1) with respect to which deviation thresholds correspond to each color that is projected (for example, between 5 and 12 cm is projected in yellow), display parameters (such as size and font color of the projected text, thickness of the line that separates the different color areas, position of the projected messages, etc.), digitization parameters (such as number of passes taking measurements made by the laser profilometer, such as media measurement measurement (1.3), and the turntable (1.31), digitization resolution - the higher resolution a greater number of points are captured-, or the realization or not from filtering the measured information).
  • an advanced configuration of the device (1) with access by password, that allows to control the power of the laser (3 levels), when using a laser profilometer or a 3D laser scanner, the change of the administrator password and finally the device calibration screen (1).
  • the device (1) distributes its activity and results in jobs. These jobs store the measurements made and the results obtained for the same location. This location corresponds to the position and orientation of the device (1) in the tunnel reference system and the established theoretical surface. Both must be in the same reference system. Modifying any of them affects the location and therefore it is considered that they generate new work.
  • the points provided by the laser profilometer are acquired, as 3D measurement means (1.3), with the corresponding rotating platform (1.31), which provides points in polar coordinates (a two-dimensional coordinate system in which each point of the plane is determined by a distance and an angle).
  • the profilometer provides for each point the angle of the point with respect to its reference system and a distance obtained after a filtering process of the measurements obtained by the laser light beam.
  • the laser profilometer provides the measurement of the distance through the calculation of the flight time between the emission of light and the reception of the reflection. In situations with a lot of pollution, passing through materials such as crystals, etc., the process is necessary of filtering to avoid interferences and false measurements to particles in suspension.
  • the device (1) has been provided with a high precision rotating platform (1.31) that rotates the profilometer.
  • the platform (1.31) provides a horizontal angle of rotation of the points with respect to its reference system.
  • the spherical coordinates of the points on the tunnel surface are obtained.
  • the points are purified by eliminating those that do not form part of the uniform surface obtained, thus discarding those points far from the surface, such as the suspended particles measured.
  • a series of coordinate changes are applied (Matrix C) that bring the points of the laser profilometer coordinate system to the device coordinate system (1) (Matrix A, calculated during device calibration (1)) and to its time to the tunnel coordinate system (Matrix B, calculated in the device positioning process (1)).
  • the coordinates of said point are calculated in the coordinate system tunnel (p2) as follows.
  • each section of the tunnel is defined by concatenating segments of lines and arcs of circumferences.
  • the tunnel surface is defined by the union of two pairs of segments by means of quadric surfaces or approaches to them.
  • the distances to the calculated quadric surface between the segments of each section are calculated.
  • the points are grouped by the established deviation ranges, generating 3D polylines that encompass the points that belong to the same deviation range.
  • the generated 3D polylines are projected onto the projection plane and filled with the color chosen for the range or numerical pattern.
  • the information of the measured 3D points is displayed with the color of the range classified by the device (1).
  • the deformed projection on each point of the excavated surface of the tunnel which is the real projection surface, is calculated, assigning it the color (2A, 2B, 2C, 2D) that corresponds to it according to the previously calculated distance.
  • the projection of this image faithfully and accurately represents the information that allows the construction of the designed geometry.
  • the previous stages of positioning the 3D measurement in the reference system of the tunnel, determination of the sections and longitudinal axis of the tunnel, segmentation of the theoretical surface, calculation of the deviations, and the classification of the points by deviation ranges are carried out carried out by the first computer program.
  • the isos thickness "map" is calculated, grouped into four thickness thresholds configurable by the user and which can be represented by colors (2A, 2B, 2C, 2D). , numeric values (2E), or both, as explained above.
  • the possibility and usefulness of projecting each color or numerical value belonging to a thickness threshold in isolation has been verified, that is, one at a time, for example the first color (2A) only, without the rest of the colors (2B , 2C, 2D), to identify the areas where the excavation must be expanded, the areas where the geometry has been reached within tolerance or the areas to which larger quantities of shotcrete must be provided to regularize the surface and thus achieve the geometry sought.
  • the stage of calculating the results to be projected is carried out by the second computer program.
  • colors (2A, 2B, 2C, 2D) are advantageous, due to their clear visualization and easy distinction between them on the surface of the tunnel; the colors are configurable by the user and those used in the example are red, orange, yellow and green, with a few numerical values (2E) in black 10 cm high on a 25 cm x 25 cm grid.

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Abstract

Dispositivo de medición y control de superficies de cavidades, y procedimiento de utilización del mismo, para mejorar la proyección de las desviaciones medidas.El dispositivo comprende una carcasa en la que se disponen al menos tres prismas, unos medios de medición 3D de la superficie de la cavidad, una unidad de control conectada a los medios de medición 3D, la unidad de control comprende un procesador para calcular la desviación entre una superficie de cavidad predeterminada y unos puntos de cavidad medidos por los medios de medición 3D, unos medios de proyección conectados a la unidad de control para proyectar dicha desviación, la unidad de control genera una información gráfica de la desviación 3D calculada proyectable en la superficie de la cavidad mediante los medios de proyección.En el procedimiento se posiciona, se mide, se calcula la desviación 3D, se genera la información gráfica para proyectarla desviación.

Description

DISPOSITIVO DE MEDICIÓN Y CONTROL DE SUPERFICIES DE CAVIDADES, PROCEDIMIENTO DE UTILIZACIÓN DEL MISMO
CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se engloba en el campo de los sistemas que utilizan la reflexión de ondas para la medición de cavidades, junto con métodos de cálculo para comparar los valores medidos con unos pretendidos o teóricos, y la exposición de dicha comparación, normalmente mediante puntos, líneas o superficies.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION En la realización de cavidades se emplean máquinas excavadoras que crean la cavidad, la cual debe afianzarse para evitar su derrumbe. Para ello, existen varios métodos, como el empleo de cerchas, lo cual es muy caro y laborioso, y la proyección de hormigón.
Normalmente, las cavidades, como los túneles, para afianzarse se refuerzan mediante la colocación de hormigón, normalmente con una máquina o robot de proyección de hormigón, y ocasionalmente además debe eliminarse alguna parte de la cavidad tras la excavación inicial, lo que se conoce como reperfilado, normalmente con una máquina excavadora, con lo que se busca conseguir la sección de cavidad mínima en la que resulta posible aplicar sin merma todos los espesores de sostenimiento y acabado.
Dado el coste que estas operaciones implican y lo ajustado de los plazos en estas obras, se requiere tener un sistema que permita comparar la medida deseada de la cavidad con la real y guiar en las labores de proyección de hormigón o excavación para que sean lo más eficientes posibles.
A modo de ejemplo de medición de cavidades, en concreto túneles, se conocen las patentes con número de publicación US6844923, JP6188061B2 (utiliza una estación total para posicionamiento) y JP2001271583A (utiliza un láser). Como ejemplo de control de espesor de hormigón proyectado se conocen las patentes con número de publicación JPH1144529A y JPH0559894A.
Asi, es conocido que, para tener un control de una cavidad, primero se mide la misma y luego se compara lo real con lo deseado. Ahora bien, estos datos deben ser manejados por el operario de la máquina o robot de proyección de hormigón o de la excavadora. En las siguientes cuatro patentes se muestran métodos de exponer tal comparación, aunque sólo cuando se debe excavar y en la pared frontal de una cavidad, considerándose ésta la que debe atacarse frontalmente durante el avance de la excavación: -WO2014053669, se proyecta el perfil a excavar en el frente del túnel mediante una linea con un láser, sin adaptarse a la superficie donde se proyecta, se mide con un distanciómetro en un punto, no calcula desviaciones ni proyecta errores;
-ES2389802, se proyecta el perfil a excavar en el frente del túnel mediante una linea láser, se hace medición 3D previa, no proyecta errores en las paredes del túnel; -JP08226819, proyecta puntos de control, como el eje del túnel, en el frente del túnel;
-EP0465239, proyecta mediante láser los puntos donde un sistema tunelador tendría que taladrar en el frente del túnel, para así evitar el marcar estos puntos físicamente con pintura o similar.
Asi pues, en las cuatro patentes siempre se usa proyección láser de puntos o lineas en el frente del túnel, es decir, no hay proyección sobre toda la superficie de la cavidad.
También se conocen los sistemas de Amberg (ambergtechnologies.com/Solutions-Services/geomaties- services/amberg-tunnelsurveying) , Bever (bevercontrol.com/english/products/shotcrete_thickness_meas urement), Geodata
(www.geodata.at/en/datenblatter_pdf/ORTHOS-Laser- Tunnelscanner-e.pdf) y Geoslam (geoslam.com/processmonitor- live), en los que se representa en una pantalla de un control, normalmente la de un equipo topográfico, las desviaciones entre la superficie de la cavidad deseada y la real mediante una rejilla o mapa de diferentes colores, lo que dificulta operar la máquina en cuestión con precisión y requiere de un operario especializado.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención queda establecida y caracterizada en las reivindicaciones independientes, mientras que las reivindicaciones dependientes describen otras características de la misma.
El objeto de la invención es un dispositivo de medición y control de superficies de cavidades y el procedimiento de utilización del mismo. El problema técnico a resolver es configurar los elementos del dispositivo y establecer las etapas de su procedimiento de utilización para conseguir una proyección de las desviaciones medidas que solvente y mejore los problemas del estado de la técnica.
A la vista de lo anteriormente enunciado, la presente invención se refiere a un dispositivo de medición y control de superficies de cavidades que comprende una carcasa, a modo de elemento estructural fijo o portable, en la que se disponen al menos tres prismas, de los conocidos para conocer por reflexión óptica sus coordenadas espaciales (por ejemplo los de Leica, accessories.leica- geosystems.com/en/Original-Prisms_85273.htm) , como normalmente se hace mediante una estación total, la cual no forma parte de la invención; unos medios de medición 3D de la superficie de la cavidad, como un escáner láser o un perfilómetro láser sobre una plataforma giratoria, por ejemplo y como se describe más adelante en la exposición detallada; una unidad de control conectada a los medios de medición 3D, como por ejemplo un ordenador del tipo industrial; la unidad de control comprende un procesador que puede calcular la desviación 3D entre una superficie de cavidad predeterminada, una superficie matemática que representa la teórica de la cavidad, y unos puntos de la cavidad medidos por los medios de medición 3D, normalmente mediante un primer programa informático a tal efecto; unos medios de proyección conectados a la unidad de control para proyectar información gráfica.
Caracteriza al dispositivo el que la unidad de control es capaz de generar la información gráfica necesaria (colores, lineas, cifras, etc.) proyectable de la desviación 3D calculada, siendo dicha información gráfica proyectable en la superficie de la cavidad mediante los medios de proyección. Esta generación se realiza normalmente mediante un segundo programa informático que es capaz de generar la información gráfica mencionada en la forma de una superficie 3D que se adapta a la superficie real de la cavidad y es capaz de mantenerse en los limites calculados. Es decir, no sólo se genera una desviación superficial o plana, la cual seria bidimensional y no válida, pues al disponerse sobre la superficie de la cavidad que es tridimensional se verían afectados los límites de tal desviación al adaptarse a protuberancias y oquedades, sino que la información gráfica de la desviación es 3D, calculada de tal manera que puede adaptarse a todas las protuberancias y oquedades, irregularidades, reales de la cavidad, con lo que los límites calculados de dicha proyección superficial, quedan dispuestos con exactitud en la realidad de la superficie de la cavidad. Dicha exactitud referida a las tolerancias necesarias para ejecutar la proyección de hormigón o excavado según las necesidades de cada caso, como se cita en la reivindicación 8.
Con "cavidad" se quiere referir a cualquier construcción subterránea o similar que crea una oquedad, como túnel, caverna, estación, etc.
Con "desviación" se quiere referir a la diferencia, error o comparación entre un valor pretendido, predeterminado o teórico y un valor medido en la realidad. Con "desviación 3D" se quiere referir a una desviación referida a una superficie 3D y representada en ella, para diferenciarse de un punto o una línea 2D.
Con "medios de proyección" se quiere referir a medios de representación óptica, visual, que permiten percibir lo proyectado a un usuario en condiciones normales de visibilidad en el campo de las cavidades que nos ocupa, como, por ejemplo, puede ser un túnel en construcción.
Con "programa informático" se quiere referir al conjunto de órdenes de tipo informático programadas en un lenguaje informático. Aunque en este documento se diferencia un primer y segundo programa informático es igualmente válido que el conjunto de órdenes forme parte de un mismo programa informático y se refiera a una primera sub-rutina y una segunda sub-rutina. Cualquier otra analogía habitual en los programas informáticos es válida en lo referido al programa informático .
De esta manera se cuenta con una proyección práctica de la desviación en el sentido de que se observa directamente sobre la superficie de la cavidad, sin necesidad de observarla en una pantalla o similar, como es conocido en el estado de la técnica, y un operario debe trasladar de manera intuitiva lo que observa en la pantalla o similar a la superficie de la cavidad.
Opcionalmente, el dispositivo incluye una máquina o robot de proyección de hormigón o una excavadora que comprende un dispositivo como se ha expuesto. De esta manera, se tiene la ventaja de que junto a la máquina se dispone del dispositivo de medición y control, sin necesidad de que un operario externo a la máquina deba manejar dicho dispositivo .
Se hace la puntualización de "máquina o robot de proyección de hormigón" ya que la sucesiva automatización de las clásicas máquinas de proyección de hormigón o gunitadoras las ha llevado hasta configuraciones similares a los brazos robotizados industriales o, simplemente, robots, según su denominación habitual. Con la citada puntualización se quiere hacer entender que el dispositivo de proyección de hormigón puede ir desde el más clásico y manual hasta el más automatizado.
Asimismo, la invención se refiere al procedimiento de utilización del dispositivo que se ha expuesto aquí arriba, que comprende las siguientes etapas en secuencia:
- posicionamiento del dispositivo mediante el conocimiento de las coordenadas espaciales de al menos tres prismas dispuestos en dicho dispositivo e introducción de dichas coordenadas a una unidad de control del dispositivo;
- medición 3D de la cavidad por unos medios de medición 3D de la superficie de la cavidad, generando unos puntos como datos espaciales de la cavidad, los cuales se introducen en la unidad de control; depuración de dichos puntos por un procesador de la unidad de control; cálculo de la desviación 3D entre una superficie predeterminada, cargada en la unidad de control, y los puntos como valores medidos de los datos espaciales de la cavidad, mediante un procesador de la unidad de control; como es conocido en el estado de la técnica.
Caracteriza al procedimiento el que tras el cálculo tienen lugar las siguientes etapas:
- generación de la información gráfica a proyectar de la desviación 3D calculada en la unidad de control, de manera que se adapta a la superficie real de la cavidad como se ha explicado más arriba;
- proyección en la superficie de la cavidad mediante unos medios de proyección de la información gráfica generada relativa a la desviación 3D calculada. BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
Se complementa la presente memoria descriptiva, con un juego de figuras, ilustrativas del ejemplo preferente, y nunca limitativas de la invención.
La figura 1 representa una vista en perspectiva de un dispositivo de medición y control de superficies de cavidades.
La figura 2 representa una vista en perspectiva de un dispositivo que incluye la configuración de la figura 1 además de máquina o robot de proyección de hormigón, representándose en linea continua la carcasa dispuesta por delante de la máquina y en el interior de una cavidad de tipo túnel en el que actúa la citada máquina o robot de proyección de hormigón, en linea discontinua se representa la carcasa cuando se dispone encima de la máquina.
La figura 3 representa una vista en perspectiva frontal de una cavidad de tipo túnel, en cuya pared se proyecta la información gráfica generada relativa a la desviación 3D calculada por el dispositivo de la figura 1.
EXPOSICION DETALLADA DE LA INVENCION
En la figura 1 se muestra un dispositivo de medición y control de perfiles de cavidades (1) que comprende una carcasa (1.1) en la que se disponen al menos tres prismas (1.2), unos medios de medición 3D (1.3) de la superficie de la cavidad (4), una unidad de control (1.4) conectada a los medios de medición 3D (1.3), la unidad de control (1.4) comprende un procesador que puede calcular la desviación 3D entre una superficie de cavidad (4) predeterminada y unos puntos de cavidad (4) medidos por los medios de medición 3D (1.3), normalmente son miles de puntos, hasta cientos de miles de puntos, unos medios de proyección (1.5) conectados a la unidad de control (1.4) para proyectar dicha desviación 3D, la unidad de control (1.4) es capaz de generar la información gráfica (2) necesaria proyectable de la desviación 3D calculada, figuras 2 y 3, siendo dicha información gráfica (2) proyectable en la superficie de la cavidad (4) mediante los medios de proyección (1.5).
Los medios de medición 3D (1.3) pueden ser autosuficientes para la medición, dado que por si mismos son capaces de abarcar la superficie a medir.
Una opción del dispositivo (1) es que en la carcasa (1.1) además se dispongan unos medios de comunicación (1.6) conectados a la unidad de control (1.4). En concreto, los medios de comunicación (1.6) pueden ser por vía cable, del tipo Ethernet, o inalámbrica (por ejemplo mediante un radiomódem, -www.satel.com/products/radio-modems/satelline- 1870e/-). De esta manera se tiene la opción de utilizar el cable cuando posibles interferencias debidas a otros equipos puedan comprometer la comunicación, o no utilizarlo y utilizar ondas de comunicación con las ventajas sabidas de la comunicación inalámbrica, habitualmente por radiomódem, que garantiza la comunicación en relativas grandes distancias.
La comunicación se refiere normalmente a la que tiene lugar entre el dispositivo (1) y una estación total externa, no representada y que no forma parte de la invención, cuando el dispositivo (1) pide a la estación total que mida y ésta transmita las coordenadas medidas al mismo, que pasan a la unidad de control (1.4); se prefiere la comunicación inalámbrica por comodidad y para evitar errores de transcripción. Si bien esta manera es la habitual, podría ocurrir que las coordenadas se introdujeran manualmente en la unidad de control (1.4), en caso de que se conozcan por otros medios o de que la comunicación con la estación total no sea posible. Otra comunicación posible es entre el dispositivo (1) y unos medios de seguimiento externo, como podrían ser un Smartphone o tableta que manejara un inspector, donde podría tener disponible la información que se podría plasmar en una pantalla del mismo dispositivo (1) pero a una cierta distancia del mismo, así como con la comodidad que aporta cuando es de manera inalámbrica.
Otra opción del dispositivo (1) es que los medios de medición 3D (1.3), como por ejemplo un perfilómetro láser, Sick (ww .sick.com/de/en/detection-and-ranging- solutions/2d-lidar-sensors/ lmslxx/c/g91901), se dispongan sobre una plataforma giratoria (1.31), figura 1, la misma no forma parte del perfilómetro mismo, sino que es una parte añadida al mismo. Ventajosamente, dicha plataforma (1.31) es del tipo de las de alta precisión, por ejemplo, dotada de un encoder de suficiente resolución. De esta manera, la sincronización de la toma de valores por los medios de medición 3D (1.3) con el giro de la plataforma giratoria (1.31) permite situar con exactitud cada valor medido, lo cual es muy importante para la exactitud de los valores tomados como medidas y su posterior tratamiento para calcular la desviación.
Otra opción del dispositivo (1) es que los medios de proyección (1.5) son capaces de proyectar la información gráfica (2) de la desviación 3D calculada, figura 2, más detallada por ejemplo mediante diferentes colores (2A,2B,2C,2D), figura 3, en dependencia de la magnitud de la desviación 3D calculada. En la figura 3, los diferentes colores se han representado mediante diferentes rayados; así, un primer color (2A), representado con el rayado más denso, podría ser un color fuerte u oscuro para referirse a la desviación con mayor magnitud, incluso cuando ya la misma está fuera de una tolerancia pretendida; un segundo color (2B), representado por un rayado menos denso, representa un color menos fuerte, para una magnitud de desviación menor; lo mismo para un tercer color (2C), de rayado aún menos denso para un color menos fuerte. Un cuarto color (2D), representado por un rayado horizontal, puede referirse a cuando la magnitud tiene un signo contrario a las otras citadas, lo cual ocurre cuando no hay que añadir material, es decir, cuando hay que quitar material o excavar.
Otra opción del dispositivo (1) es que los medios de proyección (1.5) son capaces de proyectar la información gráfica (2) de la desviación 3D calculada mediante los valores numéricos (2E) de la magnitud de la desviación 3D calculada, como se representa en la figura 3. En esta representación se puede apreciar que se incluyen dos símbolos, "<" y "X", que no son valores numéricos en sí, pues "<" se refiere a valores fuera de tolerancia que implican un primer aporte de hormigón y en sucesivas medidas se establecerá su desviación en magnitud, "X" se refiere a excavación o reperfilado, no a aportación. Con esto también se expone la versatilidad del sistema en cuanto a posibilidad de proyección de información, pudiendo ser de cualquier tipo en dependencia de la necesidad de cada caso. Además, los valores numéricos (2E) se pueden representar solos o en conjunción con los colores (2A,2B,2C,2D) como se aprecia en la mitad derecha de la figura 3. De esta manera, visualmente se tiene una doble indicación de la tarea a implementar, aportación de hormigón o excavado, asi como una guia de la magnitud, lo cual es muy útil a la hora de manejar la máquina o robot de proyección de hormigón (1.10) o la excavadora.
Otra opción es que la unidad de control (1.4) incluye un primer programa informático para el cálculo de la desviación 3D, además puede incluir un segundo programa informático para la generación de la información gráfica (2) de la desviación 3D calculada, de manera que adapta dicha información gráfica (2) sobre la superficie de la cavidad (4) con una precisión predeterminada, como se explica en detalle más adelante en relación con la explicación del procedimiento.
Otra opción del dispositivo (1) es que los medios de medición 3D (1.3) son un escáner láser, como los utilizados en topografía. De esta manera se consigue una medición efectiva y económica por tratarse de un componente comercial de probada eficacia.
Otra opción del dispositivo (1) no representada es que el manejo de la máquina o robot (1.10) se puede hacer bien mediante una interfaz como una pantalla táctil, o bien mediante una botonera externa cableada, entre otros métodos de manejo, como es habitual en dispositivos conocidos.
Otra opción del dispositivo (1) es que los medios de proyección (1.5) son un proyector de video o un proyector láser. El proyector láser es de probada eficacia, dispone de uno o varios haces de colores que permiten "dibujar" figuras sobre cualquier superficie, como las curvas de nivel de los distintos isoespesores en la superficie excavada, pero puede presentar ciertos riesgos a usuarios situados cercanos, como cansancio visual en exposiciones prolongadas a la luz láser y una lesión en caso de incidencia directa de un haz a un ojo de un usuario. Una alternativa es un proyector de video, que puede ser de tecnología LED o láser y de diferentes resoluciones (HD, 4K, etc.). Según las pruebas realizadas es de preferencia el proyector de vídeo láser 4K. Con los proyectores de vídeo el riesgo de sufrir daños oculares en un usuario es muy bajo.
Otra opción del dispositivo (1) es que además comprenda unos medios de control inercial (1.7). Estos son de los conocidos, habitualmente comprendiendo al menos un acelerómetro . Con ello, se detectan movimientos severos que podrían afectar a la medida. Su función es la de asegurar que la medida de la superficie excavada y la proyección se realicen en unas condiciones adecuadas, además de avisar de un posible recalibrado o reposicionado debido a un movimiento severo, más que la de controlar o gestionar el funcionamiento del dispositivo (1).
Otra opción del dispositivo (1) es que los medios de medición 3D (1.3) y los medios de proyección (1.5) se dispongan en sus correspondientes alojamientos dentro del dispositivo (1), protegidos por sendos cristales (1.8) que se pueden cubrir por sendas puertas (1.9), como se representa en la figura 1. De esta manera, se tienen convenientemente protegidos dichos medios de medición 3D (1.3) y medios de proyección (1.5) frente a los elementos agresivos habituales. Aunque no representado, igualmente el alojamiento para albergar los medios de medición 3D (1.3) y medios de proyección (1.5) podría ser sólo uno, con un único cristal (1.8) y una única puerta (1.9).
El dispositivo (1), como se ha citado más arriba, es también capaz de proyectar la información gráfica (2) de la desviación 3D calculada en una pantalla, lo que sería una representación de una desviación 3D en una pantalla bidimensional, del mismo modo que se hace en lo conocido en el estado de la técnica, por ejemplo, en forma de cuadrícula, que por dicha razón no se comenta aquí con más detalle.
El dispositivo (1) incluye los medios de almacenamiento de datos e información adecuados y conocidos, como cualquier tipo de memoria en soporte magnético o electrónica, que por conocido y habitual no se comenta con más detalle en esta descripción. Lo mismo ocurre con la fuente de alimentación eléctrica, a red o con batería.
Otra opción es que el dispositivo de medición y control de perfiles de cavidades (1) según se ha expuesto incluya una máquina o robot de proyección de hormigón (1.10) o una excavadora, no representada. En la figura 2 se representa un robot de proyección de hormigón (1.10), con un dispositivo (1) separado y delante de la máquina (1.10) hacia el interior de un túnel, como realización de una cavidad (4), también podría estar a un lado y, aunque poco utilizado, también podría estar detrás de la misma, y con línea discontinua en la parte izquierda de la máquina (1.10) se ha representado cuando el mismo dispositivo (1) está dispuesto sobre la máquina (1.10), a modo de representación esquemática, pues podría ser así, o en cualquier disposición sobre la máquina (1.10) como incluso encima de la cabina, o estar integrado en la misma máquina
(1.10), total o parcialmente, de manera que sólo se apreciaran exteriormente los tres prismas (1.2). Las disposiciones tienen sus ventajas, pues cuando el dispositivo (1) se dispone fuera de la máquina (1.10) permite una medición y proyección sin posibles interferencias con otros elementos de la máquina (1.10), sin embargo, es necesario moverlos continuamente de manera separada de la máquina (1.10), lo opuesto ocurre cuando dicho dispositivo (1) se dispone en la máquina (1.10), que no hace necesario su desplazamiento individual pues lo hace con la máquina (1.10), y puede tener interferencias con otros elementos de la máquina (1.10). Además, cuando el dispositivo (1) se dispone o integra en la misma suelen haber las citadas interferencias en la línea visual directa con la estación total, lo cual también puede ocurrir en cualquier otra disposición del dispositivo (1), con lo que pueden utilizarse otros prismas (1.2) situados en la máquina (1.10) y el posicionamiento se haría utilizando las coordenadas de cualquiera de los prismas (1.2), los propios del dispositivo (1) o los otros dispuestos en la máquina
(1.10), con tal de que se utilicen un mínimo de tres prismas (1.2).
El procedimiento de utilización de un dispositivo de medición y control de superficies de cavidades (1) según se ha expuesto comprende las siguientes etapas en secuencia: posicionamiento del dispositivo (1) mediante el conocimiento de las coordenadas espaciales de al menos tres prismas (1.2) dispuestos en dicho dispositivo (1) e introducción de dichas coordenadas a una unidad de control (1.4) del dispositivo (1), bien de manera manual por un usuario o automática que lo haga el mismo dispositivo (1);
- medición 3D de la cavidad (4) por los medios de medición 3D (1.3) de la superficie de la cavidad (4), generando unos puntos, normalmente son miles de puntos, hasta cientos de miles de puntos, como datos espaciales de la cavidad (4) los cuales se introducen en la unidad de control (1.4); depuración de dichos puntos por un procesador de la unidad de control (1.4); cálculo de la desviación 3D entre una superficie predeterminada, cargada en la unidad de control (1.4), y los puntos como valores medidos de los datos espaciales de la cavidad (4), mediante el procesador de la unidad de control (1.4);
- generación de la información gráfica (2) a proyectar de la desviación 3D calculada en la unidad de control (1.4);
- proyección en la superficie de la cavidad (4) mediante los medios de proyección (1.5) de la información gráfica (2) generada relativa a la desviación 3D calculada.
Una opción del procedimiento es que el cálculo de la desviación 3D se lleva a cabo mediante un primer programa informático .
Otra opción del procedimiento es que la generación de la información gráfica (2) de la desviación 3D calculada se lleva a cabo mediante un segundo programa informático. En concreto, dicha información gráfica (2) generada puede detallarse en diferentes colores (2A,2B,2C,2D) en dependencia de la magnitud de la desviación, y/o pueden ser diferentes valores numéricos (2E) de la magnitud de la desviación, como se ha explicado más arriba en el dispositivo (1) en relación con la figura 3.
Otra opción ventajosa es que la información gráfica (2) generada se proyecta sobre la superficie de la cavidad (4) con una precisión predeterminada, aportando la exactitud y precisión necesarias para que sea de aplicación práctica real y fiable. La precisión predeterminada puede ser cualquiera según las necesidades del caso; en concreto, a modo ilustrativo en el ejemplo más abajo expuesto se cita una precisión inferior a ±2 cm, pudiendo ser ésta, que se muestra ventajosa en las pruebas realizadas, o cualquier otra.
La generación de la información gráfica (2) mediante el segundo programa informático implica la creación de una superficie 3D que se adapta a la superficie real de la cavidad (4) y es capaz de mantenerse en los limites calculados. Es decir, no sólo se genera una desviación superficial o plana, la cual seria bidimensional y no válida pues al disponerse sobre la superficie de la cavidad (4) que es tridimensional se verían afectados los límites de tal desviación al adaptarse a protuberancias y oquedades, sino que la información gráfica (2) de la desviación es 3D, calculada de tal manera que puede adaptarse a todas las protuberancias y oquedades reales de la cavidad (4), con lo que los límites de dicha proyección superficial o desviación 3D quedan dispuestos con exactitud en la realidad de la superficie de la cavidad (4).
Dicho de otra manera, la unidad de control (1.4) mediante el segundo programa informático calcula la deformación que se debe dar a la superficie a proyectar para que toda la información gráfica (2) representada en la superficie lo haga en el sitio correcto con una alta precisión. Esto es necesario ya que la "pantalla" sobre la que se proyecta no es plana y perpendicular a los medios de proyección (1.5), sino que es una superficie irregular, pues se trata de la superficie de la cavidad (4). Asi, la precisión geométrica y espacial de lo que se proyecta es clave, la complejidad y exactitud de la manera de actuar del segundo programa informático hacen posible que la proyección de la información gráfica (2) de la desviación 3D calculada se ajuste a la realidad y sea válida para llevar a cabo las consiguientes operaciones de proyección o excavado.
Otra opción es que en cualquier etapa es posible una configuración del dispositivo (1) para cambiar los parámetros de generación de la información gráfica (2) y de proyección, como los umbrales de desviación correspondientes a cada color proyectado (2A,2B,2C,2D), los parámetros de visualización, los parámetros de digitalización de los medios de medición 3D (1.3).
Otra opción es que entre la etapa de depuración de puntos y la de cálculo de la desviación 3D tienen lugar las etapas de posicionamiento de la medición 3D en el sistema de referencia de la cavidad (4), determinación de las secciones y eje longitudinal de la cavidad (4), y segmentación de la superficie teórica con respecto al eje longitudinal de la cavidad (4).
Ejemplo
Se lleva a cabo una proyección de hormigón en una cavidad (4) de tipo túnel.
Se tiene en cuenta la precisión de los datos medidos, calculados y proyectados según las siguientes consideraciones:
Precisión relativa, elementos que la determinan:
•Incertidumbre de la medida de distancia por los medios de medición 3D (1.3), en concreto de un perfilómetro láser o un escáner láser 3D.
•Incertidumbre de la medida angular de la plataforma giratoria (1.31), utilizada cuando los medios de medición 3D (1.3) son un perfilómetro láser (en el caso de un escáner láser 3D, ya considerada en la incertidumbre del punto anterior).
•Sincronización entre los valores angulares de giro y pulso de medida láser, cuando los medios de medición 3D (1.3) son un perfilómetro láser e incluyen una plataforma giratoria (1.31) (en el caso de un escáner láser 3D, ya considerada en la primera incertidumbre aquí citada).
•Calibración del offset de medida que determina la posición precisa del centro de medición dentro del dispositivo (1).
•Calibración del offset de emisión de imagen que determina la posición precisa del foco de proyección de la imagen dentro del dispositivo (1).
•Calibración de la distorsión por refracción del rayo a través del cristal o cristales (1.8) protectores. •Calibración de la distorsión de la imagen para que se adapte a la singular forma de la superficie del túnel en el instante de medición.
Precisión absoluta, referida a la precisión final obtenida tanto en las coordenadas calculadas de los puntos capturados, como en la representación del resultado proyectado en la superficie del túnel. Esta precisión absoluta viene determinada por la suma de todas las incertidumbres relativas antes descritas, más otra serie de factores adicionales que determinarán la precisión global del sistema como son:
•La incertidumbre de las coordenadas de la red de bases utilizadas para la georreferencia del dispositivo (1). •La incertidumbre de las medidas de posicionamiento del dispositivo (1).
Por tanto, la precisión final del dispositivo (1) viene determinada por la suma de las precisiones relativas más las absolutas.
Para la realización del ensayo del ejemplo, fueron empleados los siguientes medios y materiales:
- Dispositivo (1) con carcasa (1.1) y cristales (1.8) protectores. Los principales componentes que el dispositivo (1) integra en su interior son los siguientes: Sistema láser de medición (Láser Measurement System SICK LMS120), como medios de medición 3D (1.3); plataforma giratoria (Standa Motorized Rotation Stage 8MR190-2)(1.31); computador industrial sin ventilador (ARK 2121-L), como unidad de control (1.4); pantalla táctil (Pro-Face FP5000 Series); medios de control inercial (1.7); radiomódem (Satelline 3AS), como medios de comunicación (1.6); video proyector láser (Optoma ZU500-TST), como medios de proyección (1.5); células Peltier y termostato para calefacción y refrigeración; botonera para control remoto por parte del operador del robot de proyección de hormigón (1.10).
Estación total Leica TCRA1201® dotada de medios de comunicación mediante radio Satelline3AS para transmisión automática de las coordenadas de posicionamiento a la radio, como medios de comunicación (1.6), del dispositivo (1). Esta estación total se utiliza para posicionar de forma precisa el dispositivo (1) en el túnel.
- Nueve prismas (1.2) circulares de constante cero. Seis de los prismas (1.2) se emplean para la calibración y posicionamiento del dispositivo (1), disponiéndose tres prismas (1.2) sobre la carcasa (1.1) y otros tres prismas (1.2) sobre una máquina (1.10), como se aprecia en la figura 2, y tres más utilizados para orientar el equipo topográfico, la estación total, mediante intersección inversa a prismas ubicados en las bases del marco de referencia materializado en el túnel.
- Una máquina (1.10), robot de proyección de hormigón o robot gunitador, Putzmeister Sika PM 500 PC.
- Grupo electrógeno de 800 kVA.
- Escáner láser marca Leica, modelo P20, como medios de medición 3D externo para comprobaciones de la bondad de la nube de puntos medida por el dispositivo (1) respecto a la obtenida por los medios de medición 3D (1.3) del mismo, que son un perfilómetro láser sobre plataforma giratoria (1.31).
A nivel de la geometría del túnel, como realización de la cavidad (4), los datos geométricos necesarios son los correspondientes al trazado geométrico tanto planimétrico como altimétrico (planta y alzado), como a la definición de las diferentes secciones transversales o "secciones tipo" que concurren en el tramo donde va a ser empleado el dispositivo (1). Con el fin de simplificar la definición geométrica del trazado y no supeditarla a los diferentes formatos de exportación que puedan ofrecer los innumerables softwares de trazado del mercado, se optó por la definición simple del eje a partir de las coordenadas X, Y, Z, (Este, Norte y Elevación), introducidas a la unidad de control (1.4) a partir de un fichero ASCII donde en cada linea de datos se definen el punto kilométrico "PK", coordenada "X", coordenada "Y", y coordenada "Z", con el intervalo que el usuario establezca con el criterio de hacer que las flechas de esa secuencia de segmentos entre cada punto difiera mínimamente con el trazado estrictamente teórico.
Para la definición de la "sección geométrica" se ha seguido el criterio más extendido del mercado que es el utilizado por la marca comercial Leica Geosystems®, donde se realiza la definición individual de todas y cada una de las secciones transversales que intervienen en el tramo de trabajo. Estas secciones se crean a partir de la concatenación de segmentos rectos o arcos referidos a la posición del eje (planta/alzado), en la sección. Una vez definidas todas las secciones, se crea una tabla en la que se establece dónde "aparecen" cada una de esas secciones a lo largo del eje (es decir en qué PK). Además, se establece la orientación de la sección con respecto al avance del eje del túnel. Desde este punto de vista las secciones pueden ser "perpendiculares", es decir, la dirección del vector normal al plano de la sección coincide con la del vector de avance del túnel en el PK establecido, o "verticales" donde el vector normal al plano de la sección es ortogonal al vector de la gravedad y el plano de la sección es ortogonal al plano formado por el vector de avance del túnel y el vector de la gravedad para ese PK. Con esa información se genera un archivo con formato XML, que recoge todos los datos.
Al igual que para la definición del trazado, se ha buscado una herramienta que resulte universal. Para ello se ha creado una herramienta sobre la plataforma Microsoft Office Excel® que a través de programación VBA genera los ficheros XML en el formato que el dispositivo (1) necesita.
Tanto el fichero ASCII de definición de trazado como el fichero XML que contiene la información de la sección a construir son leídos e interpretados por la unidad de control (1.4), generándose las funciones matemáticas de las superficies generadas entre cada par de secciones tipo consecutivas, de forma que resulte posible el cálculo de la distancia de cada punto medido a dicha superficie generada. En este caso dicha distancia corresponde al espesor de hormigón a proyectar necesario para alcanzar la sección en cada punto.
El procedimiento de utilización del dispositivo (1) conlleva una serie de etapas:
-Configuración. En cualquier etapa del proceso es posible cambiar los parámetros de visualización, cálculo, etc., que dependiendo del ámbito de aplicación del parámetro modificado requerirá del reprocesado de la medición o de la modificación de la presentación de los resultados. Así, corresponde a la configuración que se puede hacer del dispositivo (1) respecto a qué umbrales de desviación corresponden a cada color que se proyecta (por ejemplo, entre 5 y 12 cm se proyecta en amarillo), parámetros de visualización (tales como tamaño y color de la fuente del texto proyectado, grosor de la línea que separa las diferentes zonas de color, posición de los mensajes proyectados, etc.), parámetros de digitalización (tales como número de pasadas tomando medidas que realiza el perfilómetro láser, como medios de medición 3D (1.3), y la plataforma giratoria (1.31), resolución de la digitalización - a mayor resolución se captura un mayor número de puntos-, o la realización o no del filtrado de la información medida). También es posible una configuración avanzada del dispositivo (1), con acceso mediante contraseña, que permite controlar la potencia del láser (3 niveles), cuando se usa un perfilómetro láser o un escáner láser 3D, el cambio de contraseña del administrador y finalmente la pantalla de calibración del dispositivo (1).
-Posicionamiento del dispositivo (1). El dispositivo (1) distribuye su actividad y resultados en trabajos. Estos trabajos almacenan las mediciones realizadas y los resultados obtenidos para una misma ubicación. Esta ubicación se corresponde con la posición y orientación del dispositivo (1) en el sistema de referencia del túnel y la superficie teórica establecida. Ambos deben encontrarse en el mismo sistema de referencia. La modificación de cualquiera de ellas afecta a la ubicación y por tanto se considera que generan un nuevo trabajo.
-Medición. En ella se adquieren los puntos proporcionados por el perfilómetro láser, como medios de medición 3D (1.3), con la correspondiente plataforma giratoria (1.31), el cual proporciona puntos en coordenadas polares (un sistema de coordenadas bidimensional en el que cada punto del plano se determina por una distancia y un ángulo). El perfilómetro proporciona para cada punto el ángulo del punto con respecto a su sistema de referencia y una distancia que se obtiene tras un proceso de filtrado de las mediciones obtenidas por el haz de luz láser. El perfilómetro láser proporciona la medida de la distancia a través del cálculo del tiempo de vuelo entre la emisión de luz y la recepción del reflejo. En situaciones con mucha polución, atravesando materiales como cristales, etc., es necesario el proceso de filtrado para evitar interferencias y falsas medidas a partículas en suspensión. Como el perfilómetro láser sólo mide en un plano, se ha dotado al dispositivo (1) de una plataforma giratoria (1.31) de alta precisión que hace girar al perfilómetro. De esta forma la plataforma (1.31) proporciona un ángulo horizontal de giro de los puntos con respecto al sistema de referencia de la misma. Considerando conjuntamente el ángulo horizontal (cp) proporcionado por la plataforma (1.31), el ángulo vertical (Q) y la distancia (r) proporcionada por el perfilómetro láser, se obtienen las coordenadas esféricas de los puntos de la superficie del túnel. A partir de las coordenadas esféricas se calculan las coordenadas cartesianas utilizadas: x=rsin0coscp, y=rsin0sincp, z=rcos0
-Depuración de los puntos. Los puntos son depurados eliminando los que no formen parte la superficie uniforme obtenida, descartando de esta forma aquellos puntos alejados de la superficie como pueden ser las partículas en suspensión medidas.
-Posicionamiento de la medición 3D en el sistema de referencia del túnel, como cavidad (4). Para ello se aplican una serie de cambios de coordenadas (Matriz C) que llevan los puntos del sistema de coordenadas del perfilómetro láser al sistema de coordenadas del dispositivo (1) (Matriz A, calculada durante la calibración del dispositivo (1)) y a su vez al sistema de coordenadas del túnel (Matriz B, calculada en el proceso de posicionamiento del dispositivo (1)).
Por tanto, siendo pl un punto 3D (x,y,z) en el sistema de coordenadas del perfilómetro láser se calculan las coordenadas de dicho punto en el sistema de coordenadas del túnel (p2) de la siguiente forma.
C = B*A p2 = C * pl
-Determinación de las secciones y eje longitudinal del túnel, como cavidad (4), afectados por la medición. Mediante un cálculo geométrico, se determina la parte de la superficie teórica con la que comparar la medición, obteniendo los PKs entre los que discurre la medición y, por tanto, las secciones que intervendrán en el modelado de la superficie teórica.
-Segmentación de la superficie teórica con respecto al eje longitudinal del túnel, como cavidad (4). Debido a que el eje del túnel es una polilinea de puntos 3D, se segmenta el modelo de la superficie teórica para que dichos segmentos de la superficie teórica coincidan con los tramos rectos de la polilinea. El nivel de segmentación del modelo es variable con la geometría del eje del túnel.
-Procesamiento del cálculo de desviaciones. Para cada punto de la medición 3D se calcula su desviación con respecto a los segmentos de la superficie teórica calculados. En concreto, para el cálculo de las desviaciones de la medición 3D con respecto a la superficie teórica se define cada sección del túnel mediante la concatenación de segmentos de rectas y arcos de circunferencias. La superficie del túnel queda definida por la unión de dos pares de segmentos mediante superficies cuádricas o aproximaciones a ellas. Para cada punto de la superficie medida, se calculan las distancias a la superficie cuádrica calculada comprendida entre los segmentos de cada sección. Etapas para la generación de la información gráfica (2):
-Clasificación de los puntos por rangos de desviación. Los resultados de la desviación de cada punto de la medición 3D se clasifican dentro de los rangos (2A,2B,2C,2D) con el fin de ser representados sobre la superficie del túnel.
-Cálculo de los resultados. Se realiza un agrupamiento de los puntos por los rangos de desviación establecidos generando polilineas 3D que engloban en su interior los puntos que pertenecen al mismo rango de desviación.
Etapa de proyección:
-Proyección de los resultados sobre el túnel. Las polilineas 3D generadas son proyectadas sobre el plano de proyección y rellenadas con el color elegido para el rango o el patrón numérico. Cuando el proyector proyecta la imagen generada se muestra la información de los puntos 3D medidos con el color del rango clasificado por el dispositivo (1). Una vez realizado el cálculo y diseño de la imagen a generar, y siendo conocida la posición de la focal, la dirección de proyección, la posición del eje horizontal, y la resolución y los ángulos de apertura horizontal y vertical del proyector láser, como medios de proyección (1.5), se calcula la posición y los limites del plano imagen del proyector. Posteriormente, se calcula la proyección deformada sobre cada punto de la superficie excavada del túnel que es la superficie real de proyección, asignándole el color (2A,2B,2C,2D) que le corresponde según la distancia calculada anteriormente. La proyección de esta imagen representa fielmente y de forma precisa la información que permite construir la geometría diseñada. Las etapas anteriores de posicionamiento de la medición 3D en el sistema de referencia del túnel, determinación de las secciones y eje longitudinal del túnel, segmentación de la superficie teórica, cálculo de las desviaciones, y la clasificación de los puntos por rangos de desviación son llevadas a cabo por el primer programa informático.
A partir de la nube de puntos analizada como se ha explicado anteriormente, se realiza el cálculo del "mapa" de isoespesores agrupados en cuatro umbrales de espesor configurables por el usuario y que se pueden representar mediante colores (2A,2B,2C,2D), valores numéricos (2E), o ambos, como se explica más arriba. Ventajosamente, se ha comprobado la posibilidad y utilidad de proyectar cada color o valor numérico perteneciente a un umbral de espesor de manera aislada, es decir, una cada vez, por ejemplo el primer color (2A) sólo, sin el resto de colores (2B,2C,2D), para identificar las zonas donde hay que ampliar la excavación, las zonas donde se ha alcanzado la geometría dentro de la tolerancia o las zonas a las que hay que proporcionar mayores cantidades de hormigón proyectado para regularizar la superficie y así alcanzar la geometría buscada .
Así pues, la etapa del cálculo de los resultados a proyectar es llevada a cabo por el segundo programa informático .
Igualmente se comprueba que el uso de colores (2A,2B,2C,2D) es ventajoso, por su visualización clara y fácil distinción entre los mismos sobre la superficie del túnel; los colores son configurables por el usuario y los utilizados en el ejemplo son el rojo, naranja, amarillo y verde, con unos valores numéricos (2E) en negro de 10 cm de altura sobre una cuadricula de 25 cm x 25 cm.
Con todo ello se llega a una operatividad plena aun en las condiciones de un ambiente agresivo como es el interior de un túnel, con puesta en marcha de menos de un minuto y tiempos de ejecución muy inferiores a la hora de duración, lo cual es mucho menor que las varias horas que actualmente son necesarias, con precisión satisfactoria inferior ±2 cm, y minimizando el riesgo de accidentes para los usuarios al evitar mediciones y replanteos topográficos en zonas donde el sostenimiento estructural aún no ha sido afianzado.

Claims

REIVINDICACIONES
1.-Dispositivo de medición y control de superficies de cavidades (1) que comprende una carcasa (1.1) en la que se disponen al menos tres prismas (1.2), unos medios de medición 3D (1.3) de la superficie de la cavidad (4), una unidad de control (1.4) conectada a los medios de medición 3D (1.3), la unidad de control (1.4) comprende un procesador que puede calcular la desviación 3D entre una superficie de cavidad (4) predeterminada y unos puntos de cavidad (4) medidos por los medios de medición 3D (1.3), unos medios de proyección (1.5) conectados a la unidad de control (1.4) para proyectar dicha desviación 3D, caracterizado por que la unidad de control (1.4) es capaz de generar la información gráfica (2) proyectable de la desviación 3D calculada, siendo dicha información gráfica proyectable en la superficie de la cavidad (4) mediante los medios de proyección (1.5).
2.-Dispositivo (1) según la reivindicación 1 en el que en la carcasa (1.1) además se disponen unos medios de comunicación (1.6) conectados a la unidad de control (1.4).
3.-Dispositivo (1) según la reivindicación 2 en el que los medios de comunicación (1.6) son por vía cable o inalámbrica .
4.-Dispositivo (1) según la reivindicación 1 en el que los medios de medición 3D (1.3) se disponen sobre una plataforma giratoria (1.31).
5.-Dispositivo (1) según la reivindicación 1 en el que los medios de proyección (1.5) son capaces de proyectar la información gráfica (2) de la desviación 3D calculada mediante diferentes colores (2A,2B,2C,2D) en dependencia de la magnitud de la desviación.
6.-Dispositivo (1) según la reivindicación 1 en el que los medios de proyección (1.5) son capaces de proyectar la información gráfica (2) de la desviación 3D calculada mediante los valores numéricos (2E) de la magnitud de la desviación .
7.-Dispositivo (1) según la reivindicación 1 en el que la unidad de control (1.4) incluye un primer programa informático para el cálculo de la desviación 3D.
8.-Dispositivo (1) según la reivindicación 7 en el que la unidad de control (1.4) incluye un segundo programa informático para la generación de la información gráfica (2) de la desviación 3D calculada, de manera que adapta dicha información gráfica (2) sobre la superficie de la cavidad (4) con una precisión predeterminada.
9.-Dispositivo (1) según la reivindicación 1 que además comprende unos medios de control inercial (1.7). 10.-Dispositivo (1) según la reivindicación 1 que además comprende una máquina de proyección de hormigón (1.10) o excavadora, la carcasa (1.1) se dispone sobre la máquina
(1.10), integrada en ella o separada de dicha máquina
(1.
10).
11.-Dispositivo (1) según la reivindicación 10 en el que sobre la máquina (1.10) se disponen al menos otros tres prismas (1.2).
12.-Procedimiento de utilización de un dispositivo de medición y control de superficies de cavidades (1), dicho dispositivo (1) comprende una carcasa (1.1) en la que se disponen al menos tres prismas (1.2), unos medios de medición 3D (1.3) de la superficie de la cavidad (4), una unidad de control (1.4) conectada a los medios de medición 3D (1.3), la unidad de control (1.4) comprende un procesador que puede calcular la desviación 3D entre una superficie de cavidad (4) predeterminada y unos puntos de cavidad (4) medidos por los medios de medición 3D (1.3), unos medios de proyección (1.5) conectados a la unidad de control (1.4) para proyectar dicha desviación 3D, la unidad de control (1.4) es capaz de generar la información gráfica (2) proyectable de la desviación 3D calculada, siendo dicha información gráfica proyectable en la superficie de la cavidad (4) mediante los medios de proyección (1.5); el procedimiento comprende las siguientes etapas en secuencia: -posicionamiento del dispositivo (1) mediante el conocimiento de las coordenadas espaciales de al menos tres prismas (1.2) dispuestos en dicho dispositivo (1) e introducción de dichas coordenadas a una unidad de control (1.4) del dispositivo (1);
-medición 3D de la cavidad (4) por los medios de medición 3D (1.3) de la superficie de la cavidad (4), generando unos puntos como datos espaciales de la cavidad (4), los cuales se introducen en la unidad de control (1.4);
-depuración de dichos puntos por el procesador de la unidad de control (1.4); -cálculo de la desviación 3D entre una superficie predeterminada, cargada en la unidad de control (1.4), y los puntos como valores medidos de los datos espaciales de la cavidad (4), mediante el procesador de la unidad de control (1.4); caracterizado por que tras el cálculo tienen lugar las siguientes etapas:
-generación de la información gráfica (2) a proyectar de la desviación 3D calculada en la unidad de control (1.4); -proyección en la superficie de la cavidad (4) mediante los medios de proyección (1.5) de la información gráfica (2) generada relativa a la desviación 3D calculada.
13.-Procedimiento según la reivindicación 12 en el que el cálculo de la desviación 3D se lleva a cabo mediante un primer programa informático.
14.-Procedimiento según la reivindicación 13 en el que la generación de la información gráfica (2) de la desviación
3D calculada se lleva a cabo mediante un segundo programa informático.
15.-Procedimiento según la reivindicación 12 en el que la información gráfica (2) generada son diferentes colores
(2A,2B,2C,2D) en dependencia de la magnitud de la desviación.
16.-Procedimiento según la reivindicación 12 en el que la información gráfica (2) generada son diferentes valores numéricos (2E) de la magnitud de la desviación.
17.-Procedimiento según la reivindicación 12 en el que la información gráfica (2) generada se proyecta sobre la superficie de la cavidad (4) con una precisión predeterminada .
18.-Procedimiento según la reivindicación 12 en el que en cualquier etapa es posible una configuración del dispositivo (1) para cambiar los parámetros de generación de la información gráfica (2) y de proyección, como los umbrales de desviación correspondientes a cada color proyectado (2A,2B,2C,2D), los parámetros de visualización, los parámetros de digitalización de los medios de medición 3D (1.3).
19.-Procedimiento según la reivindicación 12 en el que entre la etapa de depuración de puntos y la de cálculo de la desviación 3D tienen lugar las etapas de posicionamiento de la medición 3D en el sistema de referencia de la cavidad (4), determinación de las secciones y eje longitudinal de la cavidad (4), y segmentación de la superficie teórica con respecto al eje longitudinal de la cavidad (4).
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1329689A1 (en) * 2002-01-11 2003-07-23 Morgan Est plc Method and apparatus for surveying the geometry of tunnels
US20050283294A1 (en) * 2004-06-16 2005-12-22 Lehman Allen A Jr Method and apparatus for machine guidance at a work site
EP3385500A1 (en) * 2017-04-05 2018-10-10 Sandvik Mining and Construction Oy Monitoring the profile of a tunnel during tunnel excavation
JP2019015040A (ja) * 2017-07-04 2019-01-31 株式会社福田組 掘削支援システム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1329689A1 (en) * 2002-01-11 2003-07-23 Morgan Est plc Method and apparatus for surveying the geometry of tunnels
US20050283294A1 (en) * 2004-06-16 2005-12-22 Lehman Allen A Jr Method and apparatus for machine guidance at a work site
EP3385500A1 (en) * 2017-04-05 2018-10-10 Sandvik Mining and Construction Oy Monitoring the profile of a tunnel during tunnel excavation
JP2019015040A (ja) * 2017-07-04 2019-01-31 株式会社福田組 掘削支援システム

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