Un nuevo método basado en una cámara para medir las deformaciones de los edificios puede detectar pequeños desplazamientos a 10 metros de distancia. El método podría ser útil para detectar de forma continua deformaciones rápidas en edificios de gran altura, puentes y otras grandes estructuras con el objetivo de adaptar estas estructuras a fuerzas externas.

"Nuestro nuevo enfoque para detectar deformaciones en edificios podría usarse para monitorear continuamente los movimientos. Para puentes, las deformaciones medidas podrían usarse para contrarrestar cargas externas, como un camión que atraviesa el puente, aumentando así la vida útil del puente, "dijo Flavio Guerra de la Universidad de Stuttgart, miembro del equipo de investigación. "Como funciona en tiempo real, podría utilizarse para activar una alerta en el momento en que se detecten nuevas deformaciones, que pueden provocar grietas ".

Investigadores dirigidos por Tobias Haist describen la nueva técnica en la revista The Optical Society (OSA) Óptica aplicada . La investigación se realizó como parte de un proyecto que tiene como objetivo desarrollar la tecnología necesaria para crear edificios que se adapten a las condiciones ambientales como la luz solar, temperatura del aire, viento y terremotos.

"Un día podríamos tener edificios livianos que cambien de forma en respuesta a las complejas fuerzas del viento y puedan permanecer inmóviles durante un terremoto, ", dijo Guerra." Este tipo de adaptación requiere una medición de la deformación del edificio extremadamente precisa para que se calcule el estado actual del edificio y se pueda predecir la dirección en la que probablemente se moverá ".

Un método basado en la visión

El nuevo método implica fijar una cámara en un trípode a una pequeña distancia de la parte frontal del edificio y colocar pequeños emisores de luz en el edificio. A continuación, la cámara detecta si las fuentes de luz se mueven entre sí. Se utiliza un holograma generado por computadora para crear múltiples copias de cada imagen de fuente de luz en el sensor de imagen. Promediar el movimiento de las múltiples copias del punto láser ayuda a disminuir los errores de medición, como el ruido, produciendo incertidumbres de medición por debajo de una centésima de píxel. El uso de varias cámaras mejoraría aún más esa precisión y permitiría utilizar la técnica en estructuras muy grandes.

Aunque los sensores de fibra óptica se pueden utilizar para el monitoreo de la salud estructural, deben instalarse cuando se construye el edificio. El nuevo sistema basado en cámara se puede conectar después de la construcción y utiliza hardware que es menos costoso que los sistemas de fibra óptica.

"El enfoque de medición multipunto que usamos se basa en un método relativamente simple desarrollado para el control de máquinas de medición de coordenadas, "dijo Guerra." Sin embargo, aplicamos el método multipunto por primera vez en objetos grandes al aire libre bajo condiciones ambientales cambiantes en tiempo real ".

Los investigadores señalan que la mayoría de los sistemas de inspección con cámaras iluminan el objeto (un edificio en este caso) y luego lo fotografían con una cámara. Adoptaron un enfoque diferente al colocar emisores de luz en el edificio y dirigir la luz directamente hacia la cámara. Esta configuración permite mediciones más rápidas y precisas porque la cámara recibe más luz.

Monitoreo de un prototipo de estructura adaptativa

Los investigadores utilizaron su nuevo método para monitorear movimientos muy pequeños de un marco prototipo de edificio adaptativo de 9 metros de altura. Sus medidas coincidieron bien con los datos del vibrómetro y del sensor de galgas extensométricas obtenidos para el prototipo.

Próximo, los investigadores planean utilizar el sistema para medir el movimiento en edificios reales. También planean hacer que el software sea más robusto y redundante para que sea confiable para la medición continua las 24 horas del día.