Els instruments topogràfics com a alternativa en el mesurament industrial

D'aquesta manera, dues ciències com la topografia-geodèsia i la metrologia, aparentment dispars, s'acosten per poder solucionar problemes geomètrics. En qualsevol cas no s'ha d'oblidar que la metrologia moderna sorgeix en el segle XIX al costat de la geodèsia, i que la primera definició del metre s'obté a partir de les mesures geodèsiques de l'arc del meridià, mesurat entre d'altres pels espanyols Jorge Juan i Antonio d'Ulloa.

El general Ibáñez de Ibero fundador i primer director de l'Institut Geogràfic va ser el primer president del Comitè Internacional de Pesos i Mesures, el que explica el camí recorregut en companyia per ambdues ciències a Espanya, fins no fa gaire anys.

En topografia obtenir incerteses de mesura inferiors al centímetre requereix metodologies específiques, però en metrologia 0,1 mm sol ser una precisió exageradament alta. Les majors contribucions a aquesta incertesa en treballs topogràfics convencionals són les associades a l'error que es comet en fer la punteria sobre l'objecte i l'error degut a situar l'instrument sobre un punt determinat. En topografia industrial es minimitza el primer aspecte utilitzant plaques de punteria molt precises adaptades a les curtes distàncies i es resol el segon dràsticament, no estacionant l'instrument sobre un punt prefixat.

En topografia clàssica de camp, són dos els treballs tipus que poden realitzar-se: l'aixecament o portar-nos al paper (ordinador) el terreny i el replantejament o marcar en el terreny els elements d'un projecte del que es disposa a l'ordinador. En topografia industrial la determinació tridimensional d'un objecte equivaldria a l'aixecament i el muntatge al replanteig.

Quant als accessoris, alguns típicament metrològics s'adapten a aquests instruments per permetre el seu ús industrial. Micròmetres de plaques pla paral·leles, oculars d'autocolimación, pentaprisma, dianes, miralls, oculars recolzats, miralls autonivellants, objectius d'autoreflexió, etc., Permeten que aquests instruments dissenyats per utilitzar en les ciències geogràfiques, s'adaptin a fins industrials.

Habitualment disposen de micròmetres de plaques pla paral·leles que permeten llegir a regles graduades amb resolucions de 10 micres.

Els nivells més moderns substitueixen l'ull humà per càmeres CCD i les regles graduades convencionals per altres de "codi de barres", de manera que s'avalua l'altura interceptada mitjançant una correlació entre la imatge obtinguda i un codi de referència. Aquests instruments sacrifiquen precisió, però permeten l'automatització en la presa de dades. Són àmpliament utilitzats en el control de deformacions de les centrals nuclears.

Lògicament tant l'horitzontalitat de l'eix òptic de l'instrument com la graduació de les regles utilitzades han de ser convenientment calibrats.

En diverses aplicacions industrials van proveïts d'un ocular d'autocolimación, utilitzant per a la determinació de planitud i rectitud, l'alineació d'eixos de gir de maquinària, la calibració de taules giratòries o la mesura dels ángulos formats per les cares d'un satèl·lit.

La utilització de dos teodolits convenientment orientats constitueix un mètod'alternatiu a les tradicionals màquines de mesurament per coordenades.

L'exactitud d'aquest mètode d'intersecció òptica depèn, a més del tipus de teodolit utilitzat, de la geometria de la mesura, de l'estabilitat de l'objecte a mesurar i dels teodolits i de les condicions ambientals. Poden assolir precisions de l'ordre de 10-5 de la dimensió mesura.

Els avantatges principals d'aquest mètode de no contacte de mesura 3D és poder desplaçar els equips a la sala on se situï la peça a mesurar i permetre la mesura de peces de qualsevol dimensió. No obstant això, es tracta d'un mètode d'una certa complexitat amb temps de mesurament llargs, pot afectar l'estabilitat del sistema i per tant a la seva exactitud.

Algunes aplicacions del mètode d'intersecció espacial mitjançant teodolits són el control de robots, en la indústria naval, espacial i d'automoció, encara que ha deixat pas a moltes de les seves aplicacions als sistemes de seguiment làser.

Aquests sistemes, igual que el mètod'anterior, van associats a programari metrològic, el que els permet incrementar la seva versatilitat.

Una evolució d'aquest sistema, millorant la seva exactitud en gran mesura, són els sistemes de seguiment per làser. Els mesuradors dinàmics polars solucionen la manca d'exactitud dels taquímetres en la mesura de distàncies, incorporant un interferòmetre làser. Com aquest no proporciona distàncies absolutes, alguns sistemes incorporen a més mesuradors de distàncies similars als d'ús topogràfic, però de resolució metrològica (1 micres). D'altra banda, mantenen el dinamisme i la versatilitat. Els làser trackers eliminen l'aspecte òptic dels instruments topogràfics incorporant un sistema de seguiment del reflector.

Aquest sistema, va implantant-se en la Indústria a poc a poc, encara que el seu alt preu impedeix una utilització més gran.

L'obtenció de les coordenades 3D d'un punt s'obtenen mitjançant la intersecció de les rectes definides per les coordenades del punt principal de cada cambra i de les fotocoordenadas de la imatge del punt a determinar. La utilització de modernes càmeres mètriques digitals facilita el procés. La precisió d'aquest mètode pot arribar fins a 10 μmm, depenent de la distància de l'objecte a les càmeres i de la geometria de la intersecció

1. Sants Mora, Antonio. Aplicacions industrials de la topografia, COITT. Madrid 1998.
2. Fdez Parella, Teresa; Bisbal, Javier. Assegurament de la qualitat en topografia. Control metrològic d'instrumental topogràfic, Topcart 2000.
3. Prieto, Emilio; Bisbal, Javier. La qualitat i la instrumentació topogràfica, Congrés Galego dóna Calidade (2001).

Necessitat de calibratge

S'ha posat de manifest l'àmplia aplicabilitat dels instruments topogràfics en diferents sectors de la Indústria. Però no només s'ha de tenir present el cap de mesurament del sistema, sinó que ha de contemplar les necessitats de calibratge que això comporta. Per això a l'Àrea de Longitud del Centre Espanyol de Metrologia s'ha habilitat un laboratori d'Instruments Topogràfics destinat a donar aquest servei.

En aquells casos on encara no es disposa de prou informació sobre els procediments de calibratge més adequats, s'estan desenvolupant els estudis pertinents, com per exemple, amb els sistemes de seguiment làser.