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A la atención del Departamento Técnico, I+D o Recursos Humanos.
� Creación de Modelos Digitales 3D con precisión submilimétrica.
� Enlace y canal de comunicación entre el Taller y la Oficina Técnica.
� Aumento de la eficiencia y competitividad en diseño y fabricación.
� Aplicable a levantamientos en piping.
� Digitalización del mundo real a un bajo coste.
David Esquinas Bellanco.
Ingeniero Técnico Industrial.
C/Font del gat, 41
25.430 Juneda.
Tel. 686.67.47.31
E-mail: [email protected]
David Esquinas Bellanco
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Señores:
Me pongo en contacto con ustedes para ofrecerles mis servicios como profesional.
Soy Ingeniero Técnico Industrial, no obstante desde que finalicé mis estudios he trabajado siempre
entorno a la Obra Civil como Técnico Topógrafo de campo y gabinete, Delineante Proyectista en Oficinas
Técnicas, en diseño, implantación y piping.
Principalmente me he dedicado a la creación, representación y modificación de modelos digitales 3D de
obras lineales, urbanizaciones, estructuras, y muchos otros elementos constructivos, estableciendo
siempre un enlace entre el mundo real y su representación gráfica digital.
Bajo mi perspectiva, la crisis que actualmente estamos atravesando y que afecta tanto a empresas como
a empleados va a cambiar las reglas actuales del mercado laboral, y para adaptarnos a la nueva situación
debemos volvernos todos mucho más eficientes y competitivos.
Una de las maneras de conseguir esto es la especialización.
Por ello desde hace unos tres años, y aprovechando mi amplia experiencia en el manejo de modelos
digitales me he especializado en la aplicación al Sector Industrial de una parte de lo que siempre he hecho
usando para ello la fotogrametría.
En el presente Dossier Técnico de especialización en Fotogrametría Industrial les expongo brevemente en
qué consiste ésta y sus posibilidades de aplicación para hacer que su empresa aumente en eficiencia y
competitividad.
Por último comentarles que soy una persona autodidacta con una rápida capacidad de aprendizaje y
espíritu investigador, que gusta de trabajar tanto en oficina como a pie de obra o taller.
Atentamente,
David Esquinas Bellanco.
PRESENTACIÓN.
David Esquinas Bellanco. Ingeniero Técnico Industrial. C/Font del gat, 41 25.430 Juneda. Tel. 686.67.47.31 E-mail: [email protected]
David Esquinas Bellanco
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A grandes rasgos la fotogrametría hoy en día trata de medir, con precisión submilimétrica, cualquier objeto
o elemento del mundo real y digitalizarlo en un
Modelo 3D, utilizando para ello tan solo
fotografías del objeto.
El abanico de posibilidades de aplicación de
la fotogrametría en el Sector Industrial es
inconmensurable y además el coste que
conlleva es relativamente bajo.
Una vez obtenido el Modelo Digital tenemos
informatizada la geometría del objeto,
enlazando así el mundo real con el digital.
Con el Modelo digitalizado podemos
rediseñar, realizar mediciones metrológicas,
obtener sus planos, extraer cualquier dato
que nos fuere menester para automatizar
tareas, etc.
Los equipos que he utilizado tienen un coste muy bajo y ya disponía de alguno de ellos.
En las prácticas he obtenido buenos
resultados, no obstante los equipos y en
especial la cámara fotográfica a nivel
profesional deben ser de mejor calidad.
Materiales y Equipos utilizados:
• Un trípode para fotografía; unos 30 €.
• Dos niveles de agua, uno horizontal y
vertical y otro a 45º, flexómetro; unos 35 €.
• Material vario de papelería; papel, targets (pegatinas), celo, etc.; unos 15 €.
• Una cámara fotográfica doméstica compacta modelo Casio Exlim EX–V7 de
7MP; 145 € (en su día).
• Un portátil con una licencia del software necesario, Photomodeler; unos 1.000 €.
FOTOGRAMETRÍA APLICADA AL DISEÑO INDUSTRIAL
A continuación les expondré algunas sencillas prácticas de ejemplo realizadas por mí a efectos del presente.
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ÍNDICE
PRÁCTICA 1. TEST DE CHOQUE DE VEHÍCULO A PEQUEÑA ESCALA.
PRÁCTICA 2. PUERTA DE VEHÍCULO A ESCALA SIN PLANTILLA.
PRÁCTICA 3. ALZADOS Y OBJETOS VOLUMINOSOS.
PRÁCTICA 4. OBTENCIÓN DE SUPERFICIES USANDO CODED TARGETS.
PRÁCTICA 5. AUTOREFERENCIACIÓN CON CODED TARGETS.
PRÁCTICA 6. USO DE MULTIDOTS TARGETS.
PRÁCTICA 7. DIGITALIZACIÓN DE UNA PLETINA CON SOPORTE MECÁNICO.
PRÁCTICA 8. PIPING Y EQUIPOS EN PLANTAS QUÍMICAS.
PRÁCTICA 9. OBTENCIÓN DE ORTOMÉTRICAS.
CONCLUSIONES.
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Vehículo a escala Mercedes Benz Clase A, de apenas 5 cm de largura, la cámara es compacta, no réflex,
y no está preparada para la obtención de buenas imágenes macro; aun así los resultados fueron
relativamente buenos.
Colocado el vehículo
sobre una plantilla hecha
en AutoCAD por mí mismo
y con tan solo esas tres
fotografías obtenemos con
Photomodeler el Modelo
Digital en 3D de un lateral
del automóvil.
Notar que al ser tan
diminuto el objeto no he
podido utilizar los targets y
los he marcado con un
rotulador de punta fina.
Ahora simularemos el
choque del automóvil,
utilizando para ello un
martillo en un banco de
trabajo doméstico.
Repetimos el proceso con
Photomodeler, obteniendo
el Modelo Digital en 3D del
vehículo accidentado.
Para finalizar podemos
exportar ambos Modelos
Digitales 3D tanto a
AutoCAD como a
SolidWorks o a cualquier
otro software que admita
uno de los formatos de
exportación que trae
Photomodeler.
Detalle del vehículo sobre
la plantilla.
PRÁCTICA 1. TEST DE CHOQUE DE VEHÍCULO A PEQUEÑA ESCALA.
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Modelo Digital 3D exportado directamente a
AutoCAD utilizando el
formato DXF.
En el dibujo se pueden
apreciar los puntos de la
plantilla utilizados para
definir el sistema de
coordenadas.
La plantilla en este caso
solo sirve para crear un entorno y poder definir el
sistema de coordenadas.
Modelo Digital 3D
exportado directamente a
SolidWorks utilizando el
formato de intercambio
iges.
Ortoimágenes. A la
izquierda podemos ver el
lateral intacto del
Mercedes, a la derecha
vemos el mismo lateral
accidentado.
Utilizando un software
fotográfico comparamos
los modelos previamente
exportados a una imagen
en formato jpg.
Fíjense en que ambas
imágenes están en el
mismo sistema de
referencia, por lo que el
levantamiento trasero en el vehículo accidentado es
una deformación real.
Ahora disponemos de una valiosa información para poder pasarla al siguiente equipo.
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En la práctica anterior utilicé una plantilla para hacerla servir de entorno. Esto lo hago por dos
razones. En primer lugar creo un entorno para un objeto tan pequeño y en segundo lugar los
puntos de la plantilla me sirven de control para asegurar la precisión.
La plantilla puede ser otra, como por ejemplo un papel milimetrado o incluso otros objetos de referencia situados al lado del objeto base, como un pie de rey o piezas calibradas.
En este ejemplo he digitalizado la puerta de un vehículo a escala pero de un tamaño de unos 27
cm. El procedimiento ha sido el mismo que el usado anteriormente.
PRÁCTICA 2. PUERTA DE VEHÍCULO A ESCALA SIN PLANTILLA.
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En este caso obtendremos el Modelo Digital 3D de
una escultura mecanizada
en acero corten.
La parte superior del
objeto la trataremos como
un alzado y la parte inferior la trataremos como un
objeto voluminoso.
Aunque son necesarias
solo tres fotografías se
debería trabajar con un
número superior de ellas
para obtener una mayor precisión y conseguir que
los errores de sesgo sean
lo más bajos posibles.
El Modelo Digital 3D
terminado.
A partir de aquí podemos
obtener la ortoimagen y
exportar el modelo a
SolidWorks para dibujarlo.
Aquí podemos ver el
Modelo Digital 3D pasado
a SolidWorks.
PRÁCTICA 3. ALZADOS Y OBJETOS VOLUMINOSOS.
Cuando tratemos con este tipo de objetos hay que intentar que las fotografías cubran la máxima área posible y que no queden puntos invisibles.
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Modelo Digital 3D acabado en SolidWorks.
Renderizado simple del modelo. No se ha trabajado con PhotoWorks.
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Obtención de superficies usando Coded Targets de
forma automática.
Los Coded Targets son
dianas especiales que
Photomodeler reconoce y
utiliza para orientar y
procesar el modelo de una
forma rápida y totalmente
automática.
Los Coded Targets son
imprimibles en papel normal. Para obtener un
mejor resultado yo he
utilizado papel adhesivo
para que el ajuste sea
perfecto.
Superficie en SolidWorks.
Esta característica de Photomodeler la encuentro fascinante. Nos permite digitalizar algo que físicamente resulta prácticamente imposible de mesurar. El proceso es extraordinariamente rápido. Creo que esto aplicado a objetos de material plástico puede ser de una gran ayuda.
PRÁCTICA 4. OBTENCIÓN DE SUPERFICIES USANDO CODED TARGETS.
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Repartimos los Coded Targets por todo el alrededor de nuestra pieza. Photomodeler los reconocerá de
forma automática y nos dejará listo el proceso para ir referenciando puntos. Es un proceso que requiere un
poco más de tiempo en campo pero que reduce significativamente el tiempo de procesado.
PRÁCTICA 5. AUTOREFERENCIACIÓN CON CODED TARGETS.
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En el siguiente ejemplo veremos el uso combinado de Coded Targets y multidots. Es un proceso similar al usado para la digitalización de superficies pero que permite una mayor precisión.
Al igual que anteriormente he utilizado papel adhesivo para garantizar un ajuste perfecto entre
las marcas y la pieza a digitalizar. El procesado es igual mente rápido.
PRÁCTICA 6. USO DE MULTIDOTS TARGETS.
Esta característica de Photomodeler complementa a la usada anteriormente para la digitalización de superficies. Pero en este caso podemos elegir la cantidad de puntos que vamos a utilizar, aumentando con ello la precisión del trabajo.
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En este apartado aplicaremos las técnicas descritas para digitalizar un soporte mecánico
ajustado en taller para un chasis concreto y cuya digitalización nos permitirá poder obtener los
planos de fabricación de la pieza para las demás carrocerías.
Esta es la pieza en cuestión. En este caso y debido a la forma de la pieza no es necesario que utilicemos ni plantillas ni targets ya que el propio entorno nos proporciona puntos de fácil
identificación.
No obstante si lo deseamos podemos utilizar Coded Targets, Targets y dots. Todo dependerá de la claridad con la que podamos identificar lo puntos y de si consideramos que la pieza está
bien mecanizada, esto es, sin torceduras ni deformaciones que se nos puedan pasar por alto.
PRÁCTICA 7. DIGITALIZACIÓN DE UNA PLETINA CON SOPORTE MECÁNICO.
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Como podemos apreciar el resultado del trabajo es de una calidad extraordinaria.
En este punto podemos crear los planos de fabricación de la pieza mecanizada en taller y que el operario tuvo que ajustar para adecuarla al chasis del proveedor. Con estos planos de fabricación reduciremos significativamente el tiempo de trabajo para las siguientes carrocerías y como añadido podemos enviarlos a otra posible factoría de nuestra empresa.
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Photomodeler permite la combinación de proyectos basados en puntos y en formas. Lo que es ideal para digitalizar tuberías y equipos en plantas industriales. Los siguientes ejemplos están
sacados de la página web de Photomodeler.
PRÁCTICA 8. PIPING Y EQUIPOS EN PLANTAS QUÍMICAS.
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En este ejemplo podemos ver como se obtiene una ortoimagen a partir de tres fotografías. Esta imagen
proyecta el plano XZ en verdadera magnitud rectificando la proyección cónica y haciéndola ortogonal.
La imagen queda en verdadera magnitud y se puede medir directamente sobre ella como si de un plano 2D
se tratara.
En este caso en concreto se realizó la ortoimagen para controlar que las alturas de los pilotos y botoneras
del camión se ajustaban a la normativa.
PRÁCTICA 9. OBTENCIÓN DE ORTOMÉTRICAS.
Muchas veces he visto como buenos técnicos utilizaban fotografías para estimar medidas y posiciones sin tener en cuenta que la fotografía es una proyección y está deformada acorde con los parámetros de la cámara. Han hecho esto sin tan siquiera considerar los puntos de fuga con la ayuda de los cuales hubieran obtenido un resultado al menos aproximado.
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Ortoimagen rectificada. Sobre ella podemos medir gálibos, alturas de pilotos al suelo, anchos, etc. A tener en cuenta que en esta imagen se ha rectificado solo el panel trasero, es decir el plano correspondiente a
los pilotos y botoneras.
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Usted se preguntará: ¿y todo esto para qué?.
Pues ahora podemos disponer de un Modelo Digital 3D informatizado a partir del cual podemos catalogar,
rediseñar el producto, obtener cualquier dato en la oficina, automatizar informes y cualquier otra tarea que
se nos ocurra.
A demás de la ortofotografía texturizada, Photomodeler nos permite extraer una imagen rectificada con
proyección ortogonal en lugar de cónica para poder medir en verdadera magnitud directamente sobre la
fotografía.
El objetivo es usar la fotogrametría como una herramienta de soporte que aumente la eficiencia, la rapidez
y la calidad de nuestro trabajo. Y todo ello a un bajo coste y con una gran versatilidad.
Esperando que sea de su interés, atentamente:
David Esquinas Bellanco.
CONCLUSIONES.
En definitiva les ofrezco unas técnicas que aplicadas en talleres de calderería, estructuras metálicas, maquinaria agrícola, arquitectura, racks de tuberías, etc., nos permiten una rápida obtención e informatización de planos de elementos existentes con unos costes relativamente bajos y unas precisiones más que aceptables. También quisiera comentarles que Photomodeler nos permite crear animaciones 3D para presentar al cliente y darle así un valioso valor añadido a nuestro trabajo.
Fotogrametría Industrial: un enlace entre el mundo real, campo, obra, taller, y el digital, la Oficina Técnica.
No es necesario crear un departamento especial ni tener a una o más personas dedicas exclusivamente a la realización de los trabajos fotogramétricos. Lo que yo planteo es una herramienta auxiliar que el propio delineante proyectista puede usar, ya que no son necesarios grandes conocimientos sobre fotografía, basta con algunos conceptos básicos y un poco de experiencia en campo para realizar las fotografías de forma correcta y con la máxima cobertura posible.
David Esquinas Bellanco
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Más información en:
http://www.photomodeler.com
http://www.worldphotogrammetry.com/
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NOTAS:
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