1. Rastreadores Láser

Partes:

• Cabezal de medida y orientación.
• Columna con el sensor de medida y soporte del aparato.
• En el cabezal hay prismas o espejos y una serie de motores para situar el láser en cualquier posición del espacio.
• En la columna está el interferómetro, la parte de medición.
• Reflector.
• Un diodo para determinar la posición.

Funcionamiento:

Consiste en emitir un láser y dirigirlo, mediante espejos, al reflector. Esto genera las coordenadas polares del punto que se está tomando, las cuales se convierten posteriormente en coordenadas rectangulares (unas 500 veces por segundo). Cuando se empieza a medir, el diodo sigue al prisma que emite un láser. Este láser se envía al receptor y, una vez reflejado, se divide en dos partes: una va al interferómetro y otra al detector de posición. El detector analiza si el rayo ha incidido en el centro del receptor y, en caso de que no, corrige la posición del cabezal. Luego, realiza la medición.

Problema:

No mide distancias absolutas, solo incrementos. Como se parte de una distancia y se suman o restan incrementos, cuando se pierde la señal de referencia, se pierde toda la medición.

Opciones:

• Volver a medir a coordenadas conocidas.
• Emplear un distanciómetro de alta precisión.

2. Autocolimación

La autocolimación es una combinación de colimación y reflexión:

• Reflexión: porque hay un elemento que se refleja en otro y la señal vuelve al aparato.
• Colimación: porque se trabaja enfocando al infinito.

Finalidad:

Calcular la inclinación de un espejo respecto al aparato.

Consiste en:

Apuntar a un espejo ópticamente plano con el anteojo enfocado al infinito. El plano focal del anteojo tiene que ser iluminado por el lado del ocular. Estos rayos salen del objetivo como un haz paralelo colimado. Si el espejo es perpendicular a la línea de puntería, los rayos vuelven sobre sí mismos, formando una imagen en el plano focal en la posición del retículo. Mirando a través del anteojo se verá que el retículo está en coincidencia con su imagen reflejada. Si no es así, para calcular la inclinación del espejo:

1. Se mide la distancia entre el centro del objeto y la imagen que se recibe (d).
2. Se mide la distancia entre el centro del objetivo y el centro del objeto (j).
3. α = d / 2j (donde α es el ángulo de inclinación).

3. Errores de Observación en Aparatos Ópticos

Error de Dirección

También llamado error de puntería. Se deben a diversos factores. Para disminuirlos, se recomienda:

• Tomar referencias lejanas.
• Si se emplean escuadras, tener la máxima perpendicularidad posible.
• Tener el telescopio bien nivelado.

Error por Falta de Inestabilidad

Son errores debidos a los cambios dimensionales y morfológicos que sufre una estructura (generalmente metálica) cuando es afectada por gradientes o variaciones de temperatura entre diferentes partes de la misma.

Causas de error:

Corrientes de aire, fuentes de calor, vibraciones, asentamientos diferenciales…

Curvatura y Refracción

• A distancias menores de 50 metros, los errores son muy pequeños y, en muchas ocasiones, pueden considerarse despreciables.
• Para la refracción, se deben considerar los posibles cambios de temperatura que haya en la dirección. Se corrige haciendo visuales recíprocas. Es aconsejable evitar las observaciones cuando las variaciones de temperatura y humedad no estén controladas.

4. Alineamiento

El alineamiento se refiere a las técnicas para alinear una serie de puntos en el espacio.

Métodos de Alineamiento

Métodos Mecánicos/Físicos

1. Con dos estacas y una cuerda.
2. Con dos tensores con contrapeso, una cuerda y plomadas móviles.

Métodos Ópticos

1. Alineación óptica pura: Se necesita un telescopio y un colimador.
2. Alineación con luz coherente (láser): Se necesita telescopio con láser, colimador y condensador.

5. Instrumentos y Componentes para Alineación

5.1. Telescopio de Microalineación

El telescopio de microalineación es un sistema que se utiliza para definir y comprobar direcciones, perpendicularidad, rectilineidad, planeidad, paralelismo, verticalidad y nivel. Su imagen debe ser brillante y clara, con gran definición. Su retículo suele tener una cruz filar con hilo sencillo arriba y a la izquierda, y doble el resto, con el fin de poder aplicarlo en técnicas de autorreflexión y otros.

5.2. Dianas para Autorreflexión

Su utilidad principal es para el método de autorreflexión. Consiste en colocar una diana en la parte anterior de un telescopio (como la tapadera del telescopio) y hacer que la imagen se refleje en esa diana. En el cristal de autorreflexión, para medir la inclinación del cristal, se mide el gradiente. La graduación de la diana equivale a la inclinación del espejo.

5.3. Espejos

• Para alineaciones: Pueden ser espejos normales con retículos (que pueden estar graduados) o cubos que cumplen la misma función que un prisma.
• Espejos graduados para autorreflexión: Son el equivalente de una diana de autorreflexión, pero están pulidos.
• Para autocolimación: Deben ser planos, sin ninguna curvatura. Deben ser ópticamente planos, lo que implica que la cantidad de luz reflejada debe estar por debajo del cuarto de longitud de onda (λ/4). Suelen ser de titanio pulido, siendo la parte pulida la anterior. Se exige que la base del soporte y la superficie del espejo reflectante sean paralelas. Tienen un margen de incertidumbre de 2″ de error.

5.4. Descripción de una Barra de Montaje

El instrumento va unido a una barra sobre la que se puede deslizar, de forma que se puede medir el desplazamiento. Las barras aseguran mucha estabilidad (hasta 100 kg de peso). El material es muy pesado. La sección de la barra en forma de U es para darle estabilidad. Sobre la barra se desliza un carro, y se puede medir el desplazamiento del carro sobre la barra. Sobre ese carro se puede situar un taquímetro de montaje o un telescopio de microalineación o dirección.

Sección de la Barra de Montaje

: En la parte central de la barra hay una hendidura en forma de T. en ella se coloca la barra índice que es de acero. Va sujeta sólo por la parte inicial, para que no tenga problemas de dilatación. La barra índice tiene perforaciones cada 20 cm. El carro puede llevar un sistema de nonios para hacer lecturas. Modo de medición: se coloca la escala, deslizo el carro sobre la barra colocando bien el índice y cuando lo desplace voy leyendo la cantidad de veces que recorro 20 cm. Al final sumo: 4·20cm+x+y=d
7. Reflexión en escuadras ópticas. Las escuadras ópticas se emplean para obtener visuales ortogonales a la propia del telescopio. En el caso de la reflexión, que las visuales del colimador y del telescopio sean ortogonales.PROBLEMAS: – La precisión de la escuadra. Tienen un error de 2 o 3 segundos. – El plano que forman las dos visuales, las dos visuales deben ser siempre ángulos rectos, para conseguirlo lo mejor es fijar las escuadras.VENTAJAS DE LAS ESCUADRAS: Se mueva como se mueva el prisma, siempre que no se muevan las escuadras el ángulo entre las visuales es recto.