SlideShare una empresa de Scribd logo
1 de 1
Descargar para leer sin conexión
Escaneo láser con luz estructurada. Aplicación
a la inspección de componentes ferroviarios.
Rodrigo Romero Rosero , Guillermo Cosarinsky,, Adrián Bonomi y Fernanda Ruiz Gale
División IAMEND, Centro Atómico Constituyentes, ENDE-CNEA
e-mail: ruizmf@cnea.gov.ar
100ª Reunión Nacional de la Asociación Física Argentina, Villa de Merlo, Argentina, 2015.
Resumen
Un escáner láser es un dispositivo empleado para obtener una representación digital tridimensional de un objeto. El método de escaneo empleado aquí utiliza un láser junto con
un elemento refractivo de manera de generar un plano de luz (luz estructurada). La intersección de ese plano con el objeto escaneado contornea una sección del mismo. La
imagen de esa curva se adquiere con una cámara digital; se registran y se procesan los datos mediante un programa desarrollado por los autores en el entorno Matlab ®.
Moviendo el plano láser respecto al objeto se obtienen distintas secciones de su superficie, que mediante dicho programa se componen para conformar la representación 3D.
El sistema de escaneo láser utiliza dos sensores para registrar partes que, de otro modo, quedarían escondidas al emplear un solo sensor. Para ello se calibran los sensores, de
manera tal que permitan obtener un sistema único de referencia. Luego se empleó un algoritmo para corregir la distorsión geométrica(1) y finalmente se desarrolló otro algoritmo
para extraer la línea láser que representa el perfil del objeto estudiado. Este estudio presenta una implementación en laboratorio de un sistema de inspección de defectos
geométricos para evaluar los principales componentes involucrados en la rodadura de trenes: rieles y ruedas. El sistema experimental podría ser adecuado para operación ya sea
en taller o sobre las vías férreas.
En este caso, el sistema permanece
estático y adquiere el perfil en una sección
de la rueda. Para esto, los láseres que se
proyectan coincidentes, a su vez deben
coincidir con un plano axial-radial de la
rueda. Esto es para garantizar que tanto
el perfil como el diámetro que se obtienen
sean los de interés; en caso contrario, se
obtendrá una proyección que dará
medidas erróneas. En la figura de la
derecha se representa el perfil de diseño
en color azul y en rojo, el perfil
escaneado. En el sector ampliado se
pueden observar diferencias de unos 2
mm.
Escaneo láser tridimensional
La técnica de escaneo láser basada en triangulación activa y franjas de luz estructurada se emplea para medir sin contacto superficies en tres dimensiones (3D). Un escáner 3D
digitaliza el mapa de la superficie de un objeto tridimensional, es decir, obtiene el conjunto de puntos coordenados (x,y,z) de la superficie de un objeto.
Para la adquisición del perfil completo, se hace uso de
dos cámaras y dos proyectores láser. Ambos planos
láser proyectados deben ser ortogonales al eje X de la
figura, paralelos y además deben ser coincidentes.
En este sistema el riel permanece estático y cámaras
y láseres se encuentran solidarios desplazándose a
velocidad constante.
En la figura se observa que, en forma cualitativa,
el perfil escaneado coincide con el perfil de
diseño. En el sector ampliado se pueden
observar diferencias de unos 2 mm.
Conclusiones
Este estudio presenta una implementación en laboratorio de un sistema de
inspección de defectos geométricos para la evaluación de componentes
involucrados en la rodadura de trenes: rieles y ruedas. Este sistema experimental
puede ser adecuado para operación ya sea en taller o directamente sobre las líneas
de los ferrocarriles.
El monitoreo mediante las técnicas de escaneo láser permite evaluar en los rieles el
desgaste producido en el componente debido a su constante uso, por ejemplo el
desgaste lateral y el desgaste vertical en la cabeza del riel, como también defectos
o cavidades en la superficie de rodadura y colapso del alma(2). De la misma
manera, es factible evaluar en las ruedas parámetros importantes como el diámetro,
desgaste en la pestaña, desgaste en la pisada, deformación plástica, cavidades,
excoriaciones de origen térmico y aplanaduras(3). Esta última se puede conseguir
con la proyección de la línea láser por un plano que no pase por el eje axial de la
rueda(4).
Quedan como tareas a futuro la evaluación de las incertezas de medición asociadas
al método, y también la evaluación de defectos artificiales que sean posibles de
detectar con los sensores disponibles. Otro objetivo pendiente es la determinación
de la coordenada Z, que, en el caso del escaneo de los rieles, nos dará la longitud
del riel.
Riel de ferrocarril. Dispositivo
Rueda de ferrocarril. Dispositivo
0 20 40 60 80 100 120 140
0
20
40
60
80
100
Coordenada X [mm]
CoordenadaY[mm]
Perfil de diseño vs. escaneado
10 mm
Perfil de diseño
Perfil escaneado
Los sensores captan imágenes de cada lado del
riel. A cada una de ellas se le aplica la
transformación proyectiva construida mediante la
calibración. En la figura se observa la imagen
tomada por uno de los sensores, y la
correspondiente imagen tranformada.
Coordenada X [mm]
CoordenadaY[mm]
Lado derecho del perfil
0 20 40 60 80 100
20
40
60
80
100
120
140
160
180
Pixeles
Pixeles
Lado derecho del perfil
0100200300400
100
200
300
400
500
600
700
800
Coordenada X [mm]
CoordenadaY[mm]
Perfil de diseño vs Perfil Escaneado
50 100 150
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Perfil de diseño
Perfil Escaneado
10 mm
5. Referencias
1. Gonzalez, R. C, Woods R. E, Eddins, S. L.Digital image processing using
Matlab, Second Edition, Gatesmark Publising, 2009.
2. Federal Railroad Administration-Office of railroad safety. “Track inspector rail
defect reference manual”. August, 2011.
3. BeenaVision Systems, Inc.: ((Machine vision technology in train monitoring and
railroad industry)), from http://www.beenavision.com. Acceded in December, 2014
4. IK4-Ideko, Research Alliance.: (Desarrollo de técnicas de inspección novedosas
para la inspección de ejes de tren), from http://www.ideko.es/news/view/78.
Acceded in December, 2014.

Más contenido relacionado

Destacado

El Ferrocarril
El FerrocarrilEl Ferrocarril
El FerrocarrilMariCe
 
5 40 años de transporte combinado por carretera y ferrocarril en europa
5 40 años de transporte combinado por carretera y ferrocarril en europa5 40 años de transporte combinado por carretera y ferrocarril en europa
5 40 años de transporte combinado por carretera y ferrocarril en europaDansel Urbáez Méndez
 
Rehabilitacion Via Ferrea Cvg Ferrominera Orinoco 2004 2011
Rehabilitacion Via Ferrea Cvg Ferrominera Orinoco 2004 2011Rehabilitacion Via Ferrea Cvg Ferrominera Orinoco 2004 2011
Rehabilitacion Via Ferrea Cvg Ferrominera Orinoco 2004 2011Grupo Riel
 
APUNTES DE CLASE - TECNOLOGÍA FERROVIARIA I
APUNTES DE CLASE - TECNOLOGÍA FERROVIARIA IAPUNTES DE CLASE - TECNOLOGÍA FERROVIARIA I
APUNTES DE CLASE - TECNOLOGÍA FERROVIARIA IJosé María Falcioni
 
Ferrocarril Ilo - La Paz: La salida al Pacífico
Ferrocarril Ilo - La Paz: La salida al PacíficoFerrocarril Ilo - La Paz: La salida al Pacífico
Ferrocarril Ilo - La Paz: La salida al PacíficoFCCA_Peru
 
Manual férreo de especificaciones técnicas 1
Manual férreo de especificaciones técnicas 1Manual férreo de especificaciones técnicas 1
Manual férreo de especificaciones técnicas 1Ektwr1982
 
Grupo Riel: La importancia del Mantenimiento Geométrico de la Vía Férrea- VII...
Grupo Riel: La importancia del Mantenimiento Geométrico de la Vía Férrea- VII...Grupo Riel: La importancia del Mantenimiento Geométrico de la Vía Férrea- VII...
Grupo Riel: La importancia del Mantenimiento Geométrico de la Vía Férrea- VII...Grupo-Riel
 
APUNTES DE CLASE - EL TRANSPORTE FERROVIARIO
APUNTES DE CLASE - EL TRANSPORTE FERROVIARIOAPUNTES DE CLASE - EL TRANSPORTE FERROVIARIO
APUNTES DE CLASE - EL TRANSPORTE FERROVIARIOJosé María Falcioni
 

Destacado (15)

El Ferrocarril
El FerrocarrilEl Ferrocarril
El Ferrocarril
 
5 40 años de transporte combinado por carretera y ferrocarril en europa
5 40 años de transporte combinado por carretera y ferrocarril en europa5 40 años de transporte combinado por carretera y ferrocarril en europa
5 40 años de transporte combinado por carretera y ferrocarril en europa
 
Rehabilitacion Via Ferrea Cvg Ferrominera Orinoco 2004 2011
Rehabilitacion Via Ferrea Cvg Ferrominera Orinoco 2004 2011Rehabilitacion Via Ferrea Cvg Ferrominera Orinoco 2004 2011
Rehabilitacion Via Ferrea Cvg Ferrominera Orinoco 2004 2011
 
APUNTES DE CLASE - TECNOLOGÍA FERROVIARIA I
APUNTES DE CLASE - TECNOLOGÍA FERROVIARIA IAPUNTES DE CLASE - TECNOLOGÍA FERROVIARIA I
APUNTES DE CLASE - TECNOLOGÍA FERROVIARIA I
 
Ferrocarril Ilo - La Paz: La salida al Pacífico
Ferrocarril Ilo - La Paz: La salida al PacíficoFerrocarril Ilo - La Paz: La salida al Pacífico
Ferrocarril Ilo - La Paz: La salida al Pacífico
 
Vias de tren
Vias de trenVias de tren
Vias de tren
 
Manual férreo de especificaciones técnicas 1
Manual férreo de especificaciones técnicas 1Manual férreo de especificaciones técnicas 1
Manual férreo de especificaciones técnicas 1
 
Perfiles rieles
Perfiles rielesPerfiles rieles
Perfiles rieles
 
Grupo Riel: La importancia del Mantenimiento Geométrico de la Vía Férrea- VII...
Grupo Riel: La importancia del Mantenimiento Geométrico de la Vía Férrea- VII...Grupo Riel: La importancia del Mantenimiento Geométrico de la Vía Férrea- VII...
Grupo Riel: La importancia del Mantenimiento Geométrico de la Vía Férrea- VII...
 
Hechos de transito ferroviario
Hechos de transito ferroviarioHechos de transito ferroviario
Hechos de transito ferroviario
 
Instalacion de via ferrea
Instalacion de  via ferreaInstalacion de  via ferrea
Instalacion de via ferrea
 
Ferrocaril
FerrocarilFerrocaril
Ferrocaril
 
APUNTES DE CLASE - EL TRANSPORTE FERROVIARIO
APUNTES DE CLASE - EL TRANSPORTE FERROVIARIOAPUNTES DE CLASE - EL TRANSPORTE FERROVIARIO
APUNTES DE CLASE - EL TRANSPORTE FERROVIARIO
 
FERROCARRILES - CALCULO DEL RIEL (PARTE I)
FERROCARRILES - CALCULO DEL RIEL (PARTE I)FERROCARRILES - CALCULO DEL RIEL (PARTE I)
FERROCARRILES - CALCULO DEL RIEL (PARTE I)
 
FERROCARRILES - HISTORIA Y ELEMENTOS
FERROCARRILES - HISTORIA Y ELEMENTOSFERROCARRILES - HISTORIA Y ELEMENTOS
FERROCARRILES - HISTORIA Y ELEMENTOS
 

Similar a AFA - corrección - v1

Máquina de medición por coordenadas
Máquina de medición por coordenadasMáquina de medición por coordenadas
Máquina de medición por coordenadasJuan Antonio Lara
 
TECNOLOGIA SAR - Análisis de Imagen FFT
TECNOLOGIA SAR - Análisis de Imagen FFTTECNOLOGIA SAR - Análisis de Imagen FFT
TECNOLOGIA SAR - Análisis de Imagen FFTHERIBERTO J E ROMAN
 
STL,EDM,CNC,Troqueles
STL,EDM,CNC,TroquelesSTL,EDM,CNC,Troqueles
STL,EDM,CNC,TroquelesHero Valrey
 
escaner laser aplicada a la mineria
escaner laser aplicada a la mineriaescaner laser aplicada a la mineria
escaner laser aplicada a la mineriaChristian G Solis
 
Aplicaciones metrologicasdeloslseresportriangulaciondm 284-2005_original
Aplicaciones metrologicasdeloslseresportriangulaciondm 284-2005_originalAplicaciones metrologicasdeloslseresportriangulaciondm 284-2005_original
Aplicaciones metrologicasdeloslseresportriangulaciondm 284-2005_originalDanielCelyCely1
 
Analisis de fragmentación con Image j
Analisis de fragmentación con Image jAnalisis de fragmentación con Image j
Analisis de fragmentación con Image jRomel Villanueva
 
Vision por computadora y Robotica 3d
Vision por computadora y Robotica 3dVision por computadora y Robotica 3d
Vision por computadora y Robotica 3dDavid Görcke
 
2.2 simposio valencia 2010 compilación trabajosisv x5grupos p153-300
2.2   simposio valencia 2010 compilación trabajosisv x5grupos p153-3002.2   simposio valencia 2010 compilación trabajosisv x5grupos p153-300
2.2 simposio valencia 2010 compilación trabajosisv x5grupos p153-300Sierra Francisco Justo
 
WorkNC V23. Optimiza el proceso de gestión de colisiones incorporando la func...
WorkNC V23. Optimiza el proceso de gestión de colisiones incorporando la func...WorkNC V23. Optimiza el proceso de gestión de colisiones incorporando la func...
WorkNC V23. Optimiza el proceso de gestión de colisiones incorporando la func...Hexagon Production Software Iberia
 
(2012) [ingeuan] deteccion vehicular
(2012) [ingeuan] deteccion vehicular(2012) [ingeuan] deteccion vehicular
(2012) [ingeuan] deteccion vehicularOscar Avilés
 
Pract comparador lineal
Pract comparador linealPract comparador lineal
Pract comparador linealBUAP
 
Novedades de la versión 2011 de TopSolid'Cam
Novedades de la versión 2011 de TopSolid'CamNovedades de la versión 2011 de TopSolid'Cam
Novedades de la versión 2011 de TopSolid'Camtecnocim
 

Similar a AFA - corrección - v1 (20)

Máquina de medición por coordenadas
Máquina de medición por coordenadasMáquina de medición por coordenadas
Máquina de medición por coordenadas
 
La fotogrametría
La fotogrametríaLa fotogrametría
La fotogrametría
 
TECNOLOGIA SAR - Análisis de Imagen FFT
TECNOLOGIA SAR - Análisis de Imagen FFTTECNOLOGIA SAR - Análisis de Imagen FFT
TECNOLOGIA SAR - Análisis de Imagen FFT
 
STL,EDM,CNC,Troqueles
STL,EDM,CNC,TroquelesSTL,EDM,CNC,Troqueles
STL,EDM,CNC,Troqueles
 
CORRECCION ADMOSFERICA.pptx
CORRECCION ADMOSFERICA.pptxCORRECCION ADMOSFERICA.pptx
CORRECCION ADMOSFERICA.pptx
 
Robot manipulador
Robot manipuladorRobot manipulador
Robot manipulador
 
Poster - presentación
Poster - presentaciónPoster - presentación
Poster - presentación
 
escaner laser aplicada a la mineria
escaner laser aplicada a la mineriaescaner laser aplicada a la mineria
escaner laser aplicada a la mineria
 
Aplicaciones metrologicasdeloslseresportriangulaciondm 284-2005_original
Aplicaciones metrologicasdeloslseresportriangulaciondm 284-2005_originalAplicaciones metrologicasdeloslseresportriangulaciondm 284-2005_original
Aplicaciones metrologicasdeloslseresportriangulaciondm 284-2005_original
 
Analisis de fragmentación con Image j
Analisis de fragmentación con Image jAnalisis de fragmentación con Image j
Analisis de fragmentación con Image j
 
Análisis de superficies de réplicas
Análisis de superficies de réplicasAnálisis de superficies de réplicas
Análisis de superficies de réplicas
 
Robótica aplicada
Robótica aplicadaRobótica aplicada
Robótica aplicada
 
Diseño de la carroceria
Diseño de la carroceriaDiseño de la carroceria
Diseño de la carroceria
 
Vision por computadora y Robotica 3d
Vision por computadora y Robotica 3dVision por computadora y Robotica 3d
Vision por computadora y Robotica 3d
 
2.2 simposio valencia 2010 compilación trabajosisv x5grupos p153-300
2.2   simposio valencia 2010 compilación trabajosisv x5grupos p153-3002.2   simposio valencia 2010 compilación trabajosisv x5grupos p153-300
2.2 simposio valencia 2010 compilación trabajosisv x5grupos p153-300
 
WorkNC V23. Optimiza el proceso de gestión de colisiones incorporando la func...
WorkNC V23. Optimiza el proceso de gestión de colisiones incorporando la func...WorkNC V23. Optimiza el proceso de gestión de colisiones incorporando la func...
WorkNC V23. Optimiza el proceso de gestión de colisiones incorporando la func...
 
(2012) [ingeuan] deteccion vehicular
(2012) [ingeuan] deteccion vehicular(2012) [ingeuan] deteccion vehicular
(2012) [ingeuan] deteccion vehicular
 
Pract comparador lineal
Pract comparador linealPract comparador lineal
Pract comparador lineal
 
Rockplane
RockplaneRockplane
Rockplane
 
Novedades de la versión 2011 de TopSolid'Cam
Novedades de la versión 2011 de TopSolid'CamNovedades de la versión 2011 de TopSolid'Cam
Novedades de la versión 2011 de TopSolid'Cam
 

AFA - corrección - v1

  • 1. Escaneo láser con luz estructurada. Aplicación a la inspección de componentes ferroviarios. Rodrigo Romero Rosero , Guillermo Cosarinsky,, Adrián Bonomi y Fernanda Ruiz Gale División IAMEND, Centro Atómico Constituyentes, ENDE-CNEA e-mail: ruizmf@cnea.gov.ar 100ª Reunión Nacional de la Asociación Física Argentina, Villa de Merlo, Argentina, 2015. Resumen Un escáner láser es un dispositivo empleado para obtener una representación digital tridimensional de un objeto. El método de escaneo empleado aquí utiliza un láser junto con un elemento refractivo de manera de generar un plano de luz (luz estructurada). La intersección de ese plano con el objeto escaneado contornea una sección del mismo. La imagen de esa curva se adquiere con una cámara digital; se registran y se procesan los datos mediante un programa desarrollado por los autores en el entorno Matlab ®. Moviendo el plano láser respecto al objeto se obtienen distintas secciones de su superficie, que mediante dicho programa se componen para conformar la representación 3D. El sistema de escaneo láser utiliza dos sensores para registrar partes que, de otro modo, quedarían escondidas al emplear un solo sensor. Para ello se calibran los sensores, de manera tal que permitan obtener un sistema único de referencia. Luego se empleó un algoritmo para corregir la distorsión geométrica(1) y finalmente se desarrolló otro algoritmo para extraer la línea láser que representa el perfil del objeto estudiado. Este estudio presenta una implementación en laboratorio de un sistema de inspección de defectos geométricos para evaluar los principales componentes involucrados en la rodadura de trenes: rieles y ruedas. El sistema experimental podría ser adecuado para operación ya sea en taller o sobre las vías férreas. En este caso, el sistema permanece estático y adquiere el perfil en una sección de la rueda. Para esto, los láseres que se proyectan coincidentes, a su vez deben coincidir con un plano axial-radial de la rueda. Esto es para garantizar que tanto el perfil como el diámetro que se obtienen sean los de interés; en caso contrario, se obtendrá una proyección que dará medidas erróneas. En la figura de la derecha se representa el perfil de diseño en color azul y en rojo, el perfil escaneado. En el sector ampliado se pueden observar diferencias de unos 2 mm. Escaneo láser tridimensional La técnica de escaneo láser basada en triangulación activa y franjas de luz estructurada se emplea para medir sin contacto superficies en tres dimensiones (3D). Un escáner 3D digitaliza el mapa de la superficie de un objeto tridimensional, es decir, obtiene el conjunto de puntos coordenados (x,y,z) de la superficie de un objeto. Para la adquisición del perfil completo, se hace uso de dos cámaras y dos proyectores láser. Ambos planos láser proyectados deben ser ortogonales al eje X de la figura, paralelos y además deben ser coincidentes. En este sistema el riel permanece estático y cámaras y láseres se encuentran solidarios desplazándose a velocidad constante. En la figura se observa que, en forma cualitativa, el perfil escaneado coincide con el perfil de diseño. En el sector ampliado se pueden observar diferencias de unos 2 mm. Conclusiones Este estudio presenta una implementación en laboratorio de un sistema de inspección de defectos geométricos para la evaluación de componentes involucrados en la rodadura de trenes: rieles y ruedas. Este sistema experimental puede ser adecuado para operación ya sea en taller o directamente sobre las líneas de los ferrocarriles. El monitoreo mediante las técnicas de escaneo láser permite evaluar en los rieles el desgaste producido en el componente debido a su constante uso, por ejemplo el desgaste lateral y el desgaste vertical en la cabeza del riel, como también defectos o cavidades en la superficie de rodadura y colapso del alma(2). De la misma manera, es factible evaluar en las ruedas parámetros importantes como el diámetro, desgaste en la pestaña, desgaste en la pisada, deformación plástica, cavidades, excoriaciones de origen térmico y aplanaduras(3). Esta última se puede conseguir con la proyección de la línea láser por un plano que no pase por el eje axial de la rueda(4). Quedan como tareas a futuro la evaluación de las incertezas de medición asociadas al método, y también la evaluación de defectos artificiales que sean posibles de detectar con los sensores disponibles. Otro objetivo pendiente es la determinación de la coordenada Z, que, en el caso del escaneo de los rieles, nos dará la longitud del riel. Riel de ferrocarril. Dispositivo Rueda de ferrocarril. Dispositivo 0 20 40 60 80 100 120 140 0 20 40 60 80 100 Coordenada X [mm] CoordenadaY[mm] Perfil de diseño vs. escaneado 10 mm Perfil de diseño Perfil escaneado Los sensores captan imágenes de cada lado del riel. A cada una de ellas se le aplica la transformación proyectiva construida mediante la calibración. En la figura se observa la imagen tomada por uno de los sensores, y la correspondiente imagen tranformada. Coordenada X [mm] CoordenadaY[mm] Lado derecho del perfil 0 20 40 60 80 100 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Pixeles Pixeles Lado derecho del perfil 0100200300400 100 200 300 400 500 600 700 800 Coordenada X [mm] CoordenadaY[mm] Perfil de diseño vs Perfil Escaneado 50 100 150 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Perfil de diseño Perfil Escaneado 10 mm 5. Referencias 1. Gonzalez, R. C, Woods R. E, Eddins, S. L.Digital image processing using Matlab, Second Edition, Gatesmark Publising, 2009. 2. Federal Railroad Administration-Office of railroad safety. “Track inspector rail defect reference manual”. August, 2011. 3. BeenaVision Systems, Inc.: ((Machine vision technology in train monitoring and railroad industry)), from http://www.beenavision.com. Acceded in December, 2014 4. IK4-Ideko, Research Alliance.: (Desarrollo de técnicas de inspección novedosas para la inspección de ejes de tren), from http://www.ideko.es/news/view/78. Acceded in December, 2014.