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Hablemos de la fotogrametria...

La fotogrametría es una técnica para determinar las propiedades geométricas de los objetos y las situaciones espaciales de seres vivos a partir de imágenes fotográficas. Puede ser de corto o largo alcance.

La palabra fotogrametría deriva del vocablo "fotograma" (de "phos", "photós", luz, y "gramma", trazado, dibujo), como algo listo, disponible (una foto), y "metrón", medir.

Por lo que resulta que el concepto de fotogrametría es: "medir sobre fotos". Si trabajamos con una foto podemos obtener información en primera instancia de la geometría del objeto, es decir, información bidimensional. Si trabajamos con dos fotos, en la zona común a éstas (zona de solape), podremos tener visión estereoscópica; o dicho de otro modo, información tridimensional.

Básicamente, es una técnica de medición de coordenadas 3D, también llamada captura de movimiento, que utiliza fotografías u otros sistemas de percepción remota junto con puntos de referencia topográficos sobre el terreno, como medio fundamental para la medición.

Los sistemas de fotogrametría funcionan como sistema portátil de medición 3D por puntos  y permite realizar inspección y control de calidad en la misma planta de producción. En general  el sistema está compuesto sólo de una cámara fotográfica que es fácilmente transportable al lugar donde debe realizarse la medición evitando tener que desplazar los objetos a las salas de edición o laboratorios de metrología.

La gran ventaja de los sistemas de fotogrametría es su capacidad para medir objetos de gran tamaño manteniendo una gran exactitud en la medida, de hasta 15 µm/m. 

Así pues, con este sistema podremos medir objetos de hasta varios metros de tamaño como por ejemplo, alas de avión, aspas y bujes de molinos de viento o boggies de tren.

Para realizar la medición, se deben colocar “targets” en todos los puntos a medir. Se proporcionan adaptadores para diferentes características a medir como agujeros, cantos o puntos específicos de referencia.Posteriormente, el objeto deberá fotografiarse desde diferentes ángulos y planos y en distintas direcciones. Estas imágenes son posteriormente procesadas con el propio software de gestión del sistema.

El sistema calcula automáticamente las coordenadas 3D de todos los puntos con “targets”. El cálculo se basa en el principio de triangulación espacial de imágenes (fotogrametría) y es totalmente automático. No se requiere pre-calibrar la cámara ya que el software utiliza un proceso de calibración integrado que funciona simultáneamente con el procesamiento de datos.

La medida de magnitudes angulares

Existen diversos instrumentos o sistemas de medición de uso generalizado en la industria para la medición de magnitudes angulares. Entre ellos, se pueden destacar los transportadores de ángulo, los proyectores de perfiles y las medidoras de coordenadas.

Para la calibración de estos equipos se recurre a la utilización de  patrones que materialicen con gran precisión magnitudes angulares conocidas.  Los bloques patrón angulares utilizados deben tener una incertidumbre del orden de varios segundos de arco, lo que permite que la incertidumbre resultante de las calibraciones en las que intervienen, sea adecuada a la capacidad de medida requerida. Concretamente, para la calibración de proyectores de perfiles y medidoras de coordenadas, que son equipos que poseen una gran resolución para la medición de ángulos, se precisa disponer de patrones de ángulo con baja incertidumbre. En caso contrario, la incertidumbre obtenida en la calibración estaría fuertemente condicionada por la incertidumbre de estos patrones, y no sería fiel reflejo de las características metrológicas reales del equipo calibrado.

Los instrumentos más sencillos empleados en la medición de ángulos, los transportadores de ángulo y otros equipos de características similares, suelen tener una forma constructiva que permite medir valores angulares por cuadrantes. De este modo, aunque el alcance de los mismos sea 360°, se pueden calibrar con el uso de patrones que no superen los 90°, ya que realizando la calibración en uno de los cuadrantes ( de 0° a 90° ), las reglas o elementos de enrase de estos transportadores materializan ángulos complementarios y opuestos que cubren todo el alcance del transportador. Así, con la oportuna comprobación de la rectitud de las reglas del transportador, los resultados de la calibración realizada sobre uno de los cuadrantes se pueden extrapolar a todo el campo de medida del instrumento.

El razonamiento expuesto anteriormente no puede generalizarse con el mismo rigor a la calibración de equipos como los proyectores de perfiles o las medidoras de coordenadas, ya que en ellos la medición de ángulos no siempre responde a una sistemática como la descrita en el caso de los transportadores de ángulo. Por tanto, además de los requisitos mínimos exigibles a los transportadores de ángulo, como son la calibración con patrones certificados y con una incertidumbre adecuada, se debería asegurar que los patrones empleados en la calibración cubren de forma efectiva el campo de medida del instrumento a calibrar ( de 0° a  360° ).Para ello se puede utilizar la combinación de bloques patrón angulares e incluso polígonos patrón, de esta forma se puede dar respuesta satisfactoria a la calibración de medidoras de coordenadas, proyectores de perfiles, transportadores de ángulo y otros equipos similares, sin restricciones en el alcance de la calibración.

Hablemos del reloj comparador...

Un reloj comparador o comparador de cuadrante es un instrumento de medición de dimensiones que se utiliza para comparar cotas mediante la medición indirecta del desplazamiento de una punta de contacto esférica cuando el aparato está fijo en un soporte. Constan de un mecanismo de engranajes o palancas que amplifica el movimiento del vástago en un movimiento circular de las agujas sobre escalas graduadas circulares que permiten obtener medidas con una precisión de centésimas o milésimas de milímetro (micras). Además existen comparadores electrónicos que usan sensores de desplazamiento angular de los engranajes y representan el valor del desplazamiento del vástago en un visualizador.

La esfera del reloj que contiene la escala graduada puede girarse de manera que puede ponerse el cero del cuadrante coincidiendo con la aguja y realizar las siguientes medidas por comparación. El reloj comparador debe estar fijado a un soporte, cuya base puede ser magnética o fijada mecánicamente a un bastidor.

Es un instrumento que permite realizar controles dimensionales en la fabricación de manera rápida y precisa, por lo que es muy utilizado en la inspección de la fabricación de productos en series grandes.

Una variante de reloj comparador es el reloj palpador que se utiliza en metrología para la comprobación de la horizontalidad de piezas mecanizadas. El reloj palpador va fijado a un gramil que se desliza sobre un mármol de verificación y con ello se pueden leer las diferencias de planitud u horizontalizad que tiene una pieza cuando ha sido mecanizada.

Lectura del reloj comparador

En la esfera del reloj comparador hay dos manecillas, la de menor tamaño indica los milímetros, y la mayor las centésimas de milímetro, primero se mira la manecilla pequeña y luego la mayor, Cuando la aguja esté entre dos divisiones se toma la más próxima, redondeando la medida a la resolución del instrumento:

En la figura se pueden observar varios relojes. El primero indica 0 mm y en el segundo la lectura será 0,26 mm si bien el valor exacto es mayor (0,263 mm según se indica ), la lectura nunca debe de darse con mayor precisión de la resolución que tenga el instrumento. En el tercer reloj la lectura será de 1,33 mm.

El uso mayoritario del reloj comparador es para determinar pequeñas diferencias de medida, en alienaciones o excentricidad, cuando se emplea para en dimensiones que abarcan varios milímetros, es preciso percatarse, en la aguja pequeña, del milímetro exacto en el que se encuentra la medida, que puede ser más dificultoso que señalar la centésima de milímetro, indicada con la aguja grande, como se puede ver en la figura.

El reloj comparador no se usa para obtener medidas absolutas de dimensiones, sino que se emplea mayoritariamente para determinar la diferencia de dimensiones, tanto en la inclinación de una superficie o en la excentricidad de un eje o rueda. En este caso se busca un punto de referencia, normalmente el de menor medida y luego se determinan las demás cotas respecto a esta referencia.

En el caso de la pendiente de una superficie, se coloca el reloj comparador, en el soporte correspondiente, y tocando con el palpador se localiza el punto mas bajo, que se emplea como referencia, luego deslizando el reloj se observa la variación de medida en los distintos puntos de la superficie.

Para comprobar la excentricidad o la redondez de un eje, se coloca este entre puntos, en un plato de garras o apoyado en cojinetes de modo que pueda girar libremente. Colocado el reloj en sentido radial respecto del eje a comprobar, se toma un punto como referencia y, girando el eje, se va comprobando la variación del radio en toda la periferia.

La utilización del reloj comparador para la verificación de cotas, mediante la medición de diferencias de alturas, es similar. Se establece un punto de la superficie como referencia y se determina la diferencia de alturas de los demás puntos de la superficie respecto a esa referencia.

Localizado el punto de referencia, se pone a cero la medida indicada en el reloj, girando la esfera haciendo coincidir el cero de la escala principal (centésimas o milésimas de milímetro, según el caso) con la aguja en ese momento. Esto normalmente no se hace con la escala de los milímetros, lo cual ha de tenerse en cuenta si la variación de medida es mayor a un milímetro, en cuyo caso la aguja de las centésimas dará mas de una vuelta completa.



Reloj comparador digital

La aplicación de la electrónica a los aparatos de medida ha dado lugar a relojes comparadores de funcionamiento electrónico, que pueden presentar la lectura de la medición en un visualizador digital.
Un reloj comparador digital tiene una forma similar al tradicional, pero con las ventajas de la tecnología digital, presenta la información en una pantalla, en lugar de manecillas y permite, en muchos casos, su conexión a un ordenador o equipo electrónico.

Su funcionamiento es similiar al indicado, como se puede observar en la siguiente figura: