``AÑO DE LA INTEGRACION NACIONAL Y EL RECONOCIMIENTO DE NUESTRA DIVERSIDAD``
ALUMNO:
Villalta Eche Cesar Jairo
PROFESOR:
CURSO:
Ing. Pedro Benítez Morales
Topografía I para Ing. Civiles
UNIVERSIDAD:
Universidad Nacional de Piura – PROEDUNP Sullana
FACULTAD:
Ingeniería Civil
CICLO:
III - 2012
INDICE:
1 . Historia 2 . Laser (definición)
3 . Procesos del laser
Bombeo Resonador óptico Emisión estimulada de radiación Absorción
4 . Aplicaciones 5 . Topografía Laser
6 . Tecnología láser escáner 7 . Ventajas y desventajas del escaneo laser 8 . Equipos topográficos que funcionan con laser 9 . Bibliografía
HISTORIA: En 1916, Albert 1916, Albert Einstein estableció los fundamentos para el desarrollo de los láseres y de sus predecesores, los máseres los máseres (que emiten microondas), utilizando la ley de radiación de Max de Max Planck basada en los conceptos de emisión de emisión espontánea e inducida de radiación. de radiación. En 1928 Rudolf Rudolf Landenburg informó haber obtenido la primera evidencia del fenómeno de emisión estimulada de radiación, aunque no pasó de ser una curiosidad de laboratorio, por lo que la teoría fue olvidada hasta después de la Segunda la Segunda Guerra Mundial, cuando Mundial, cuando fue demostrada definitivamente por Willis Willis Eugene Lamb y R. R. C. Rutherford. En 1953, Charles 1953, Charles H. Townes y los estudiantes de postgrado James postgrado James P. Gordon y Herbert Herbert J. Zeiger construyeron el primer máser: un máser: un dispositivo que funcionaba con los mismos principios físicos que el láser pero que produce un un haz coherente de microondas. El máser máser de Townes era incapaz de funcionar en continuo. Nikolái continuo. Nikolái Básov y Aleksandr Aleksandr Prójorov de laUnión laUnión Soviética trabajaron independientemente en el oscilador oscilador cuántico y resolvieron el problema de obtener un máser de salida de luz continua, utilizando sistemas con más de dos niveles de energía. Townes, Básov y Prójorov compartieron el Premio Premio Nobel de Física en 1964 por "los trabajos fundamentales en el campo de la electrónica cuántica", los cuales condujeron a la construcción de osciladores y amplificadores basados b asados en los principios del máser-láser. El primer láser fue uno de rubí y funcionó por primera vez el 16 de mayo de 1960. Fue construido por Theodore Theodore Maiman. El Maiman. El hecho de que sus resultados se publicaran con algún retraso en Nature, dio tiempo a la puesta en marcha de otros desarrollos paralelos. Por este motivo, Townes y Arthur Arthur Leonard Schawlow también son considerados inventores del láser, el cual patentaron en 1960. Dos años después, Robert después, Robert Hall inventa el láser generado por semiconductor. En 1969 se encuentra la primera aplicación industrial del láser al ser utilizado en las soldaduras de los elementos de chapa en la fabricación de vehículos y, al año siguiente Gordon siguiente Gordon Gould patenta Gould patenta otras muchas aplicaciones prácticas prácticas para el láser. El 16 de mayo de 1980, un grupo de físicos de la Universidad de Hull liderados por Geoffrey Geoffrey Pret registran la primera emisión láser en el rango de los rayos X. Pocos meses después se comienza a comercializar el disco disco compacto, donde compacto, donde un haz láser de baja potencia "lee" los datos codificados en forma de pequeños orificios (puntos y rayas) sobre un disco óptico con una cara reflectante. Posteriormente esa secuencia de datos digital se transforma en una señal analógica permitiendo la escucha de los archivos musicales. En 1984, la tecnología desarrollada comienza a usarse en el campo del almacenamiento masivo de datos. En 1994 en el Reino Reino Unido, se Unido, se utiliza por primera vez la tecnología láser
en cinemómetros en cinemómetros para para detectar conductores con exceso de velocidad. Posteriormente se extiende su uso por todo el mundo. Ya en el siglo XXI, científicos de la Universidad de St. Andrews crean un láser que puede manipular objetos muy pequeños. Al mismo tiempo, científicos japoneses crean objetos del tamaño de un glóbulo rojo utilizando el láser. En 2002, científicos australianos "teletransportan" con éxito un haz de luz láser de un lugar a otro. Dos años despué s el escáner escáner láser permite al Museo Museo Británico efectuar exhibiciones virtuales. En 2006, científicos de la compañía Intel compañía Intel descubren la forma de trabajar con un chip láser hecho con silicio con silicio abriendo las puertas para el desarrollo de redes de redes de comunicaciones mucho más rápidas y eficientes.
LA SER: (definición) (definición) Láser (color: rojo, verde, azul)
Un l ás e r (de la sigla inglesa light amplification by stimulated emission of radiation, amplificación de luz por emisión estimulada de radiación) es un dispositivo que utiliza un efecto de la mecánica la mecánica cuántica, la cuántica, la emisión inducida o estimulada, para generar un haz de luz de luz coherente de un medio adecuado y con el tamaño, la forma y la pureza controlados. Un haz de láser en el aire está viajando cerca del 99,97% de la velocidad de la luz en el vacío (el índice índice de refracción del aire es alrededor de 1,0003).
PROCESOS:
Componentes principales: 1. Medio activo para la formación del láser 2. Energía bombeada para el láser 3. Espejo reflectante al 100% 4. Espejo reflectante al 99% 5. Emisión del rayo láser
Los láseres constan de un medio activo capaz de generar el láser. Hay cuatro procesos básicos que se producen en la generación del láser, denominados bombeo, resonador óptico, emisión estimulada de radiación y absorción.
Bombeo
En el láser el bombeo puede ser eléctrico u óptico, mediante tubos de flash o luz. Puede provocarse mediante una fuente de radiación como una lámpara, el paso de una corriente eléctrica, o el uso de cualquier otro tipo de fuente energética que provoque una emisión
Resonador óptico
Está compuesto por dos espejos que logran la amplificación y a su vez crean la luz láser. Dos tipos de resonadores: Resonador estable, emite un único haz láser, y Resonador Inestable, emite varios haces.
Emisión estimulada d e radiación radiación
La emisión estimulada, base de la generación de radiación de un láser, se produce cuando un átomo en estado excitado recibe un estímulo externo que lo lleva a emitir fotones y así retornar a un estado menos excitado. El estímulo en cuestión proviene de la llegada de un fotón con energía similar a la diferencia de energía entre los dos estados. Los fotones así emitidos por el átomo estimulado poseen fase, energía y dirección similares a las del fotón externo que les dio origen. La emisión estimulada descrita es la raíz de muchas de las características de la luz láser. No sólo produce luz coherente y monocroma, sino que también "amplifica" la emisión de luz, ya que por cada fotón que incide sobre un átomo excitado se genera otro fotón.
Absorción
Proceso mediante el cual se absorbe un fotón. El sistema atómico se excita a un estado de energía más alto, pasando un electrón al estado estable. Este fenómeno compite con el de la emisión estimulada de radiación. Clas ific aci ón de láser es seg ún UNE en 60825-1 / A 2-2002
Según la peligrosidad de los láseres y en función del Límite de Emisión Accesible (LEA) se pueden clasificar los láseres en las siguientes categorías de riesgo:
Clase 1 : seguros en condiciones razonables de utilización.
Clase 1M : como la Clase 1, pero no seguros cuando se miran a través de instrumentos
ópticos como lupas o binoculares.
Clase 2 : láseres visibles (400 a 700 nm). Los reflejos de aversión protegen el ojo
aunque se utilicen con instrumentos ópticos.
: como la Clase 2, pero no seguros cuando se utilizan instrumentos ópticos. Clase 2M
: láseres cuya visión directa es potencialmente pe ligrosa pero el riesgo es Clase 3R menor y necesitan menos requisitos de fabricación y medidas de control que la Clase 3B.
Clase 3B : la visión directa del haz es siempre peligrosa, mientras que la reflexión
difusa es normalmente segura.
: La exposición directa de ojos y piel siempre es peligrosa y la reflexión difusa Clase 4 normalmente también. Pueden originar incendios.
APLICACIONES:
El tamaño de los láseres es muy variable, desde los diodos láser microscópicos (arriba) con numerosas aplicaciones, hasta el láser de cristales de neodimio de neodimio con un tamaño similar al de un campo de fútbol, (abajo) usado para la fusión de confinamiento inercial, investigación sobre armas sobre armas nucleares de destrucción masiva u otros experimentos físicos en los que se presenten altas densidades de energía. Cuando se inventaron, en 1960, los láseres se calificaron como "una solución a la espera de un problema". Desde entonces, se han vuelto omnipresentes y actualmente pueden encontrarse en miles de aplicaciones, en campos muy variados, como la electrónica de consumo, la tecnología de la información, la investigación científica, la medicina, la industria y el sector militar.
En muchas aplicaciones, los beneficios de los láseres se deben a sus propiedades físicas, como la coherencia, la mono cromaticidad y la capacidad de alcanzar potencias potencias extremadamente altas. A modo de ejemplo, un haz láser muy coherente puede enfocarse por debajo de su límite de difracción de difracción que, a longitudes a longitudes de onda visibles, corresponde solamente a unos pocos nanómetros. pocos nanómetros. Cuando Cuando se enfoca un haz de láser potente en un punto, éste recibe una enorme densidad densidad de energía. energía.7 Esta propiedad permite al láser grabar gigabytes gigabytes de información en las microscópicas cavidades de un CD, un CD, DVD DVD o Blu-ray. También Blu-ray. También permite a un láser de media o baja potencia alcanzar intensidades muy altas y usarlo para cortar, quemar o incluso sublimar materiales. El rayo láser se emplea en el proceso proceso de fabricación de grabar o marcar metales, plásticos metales, plásticos y vidrio. Otros vidrio. Otros usos de este son:
Diodos láser, usados láser, usados en punteros láser, impresoras láser, y reproductores de CD, DVD, Blu-Ray, HD-DVD;
Láser de punto cuántico
Láser de helio-neón
Láser de dióxido de carbono, usado carbono, usado en industria para corte y soldado
Láser excimer, que excimer, que produce luz ultravioleta ultravioleta y se utiliza en la fabricación de semiconductores y en la cirugía ocular Láser neodimio-YAG, un neodimio-YAG, un láser de alto poder que opera con luz infrarroja; se infrarroja; se utiliza para cortar, soldar y marcar metales y otros materiales. m ateriales.
YAG dopado con erbio, con erbio, 1645 1645 nm
YAG dopado con tulio, con tulio, 2015 2015 nm
YAG dopado con holmio, con holmio, 2090 2090 nm, un láser de alto poder que opera op era con luz infrarroja, es absorbido de manera explosiva por tejidos impregnados de humedad en secciones de menos de un milímetro de espesor. Generalmente opera en modo pulsante y pasa a través de dispositivos quirúrgicos de fibra óptica. Se utiliza para quitar manchas de los dientes, vaporizar tumores cancerígenos y deshacer cálculos cálculos renales y vesiculares. Láser de zafiro dopado con titanio, es titanio, es un láser infrarrojo fácilmente sintonizable que se utiliza en espectroscopia. en espectroscopia. Láser de fibra dopada con erbio, con erbio, un un tipo de láser formado de una fibra óptica especialmente fabricada, que se utiliza como amplificador para comunicaciones ópticas. Láser de colorante, formados colorante, formados por un colorante orgánico operan en el UV-VIS de modo pulsado, usados en espectroscopia por su fácil sintonización y su bajo precio. precio.
Algunas aplicaciones del láser en la vida cotidiana son:
Medicina: operaciones Medicina: operaciones sin sangre, tratamientos quirúrgicos, ayudas a la cicatrización de heridas, tratamientos de piedras en el riñón, operaciones de vista, operaciones odontológicas. Industria: cortado, Industria: cortado, guiado de maquinaria y robots de fabricación, mediciones de distancias precisas mediante láser. defensa: Guiado defensa: Guiado misiles balísticos, alternativa al Radar, cegado a las tropas enemigas. En el caso del Tactical Tactical High Energy Laser se está empezando a usar el láser como destructor de blancos. Ingeniería civil: guiado civil: guiado de máquinas tuneladoras en túneles, diferentes aplicaciones en la topografía la topografía como mediciones de distancias a lugares inaccesibles o realización de un modelo un modelo digital del terreno (MDT).
Arquitectura: catalogación Arquitectura: catalogación de patrimonio.
Arqueológico: documentación. Arqueológico: documentación.
Investigación: espectroscopia, interferometría láser, LIDAR, láser, LIDAR, distanciometría. distanciometría. Desarrollos en productos comerciales: impresoras comerciales: impresoras láser, CD, láser, CD, ratones ratones ópticos, lectores ópticos, lectores de código de barras, bar ras, punteros láser, termómetros, hologramas, aplicaciones en iluminación de espectáculos. Tratamientos cosméticos y cirugía estética: tratamientos de Acné, celulitis, Acné, celulitis, tratamiento de las estrías, depilación.
To p o g r af ía L ás er : La t o p o g r af ía l ás er se utiliza para recopilar información tridimensional y obtener de manera ágil y directa levantami entos top ogr áfico s terrestres, terrestres, datos en 3D, scanner 3D, scanner láser terrestre de fácil utilización para visualizar, medir y procesar los datos escaneados. Equipos ligeros y versátiles para obtener resultados precisos, altamente seguros y confiables. Se utiliza en zonas mineras, obras civiles , construcciones, áreas urbanas y lugares de difícil acceso.
En las áreas de la minería se aplica en topografía de explotaciones a cielo abierto e interior. To p o g ra fía de de zonas inestables, p roblemáticas y de difícil acceso. Espacios subterráneos mineros para depósitos de residuos y muchas más. Obra civil e infraestructu infraestructu ra : cartografía de obras e infraestructuras, topografía de avances de obra, control de calidad y mediciones en las certificaciones, control de la geometría en la excavación de túneles. Industrial: topografía de instalaciones complejas, depósitos inaccesibles. U r b a n i s m o : planificación urbana y cartografía 3D de edificios. Obtención de detalles arquitectónicos para evaluaciones y restauraciones, topografía de grandes edificios, puentes y más.
Tec n o lo g ía lás er s c an n er : El sistema Láser Escáner es un equipo de medición de precisión basado en la tecnología de las estaciones topográficas de última generación y un preciso sistema de robotización. El equipo obtiene coordenadas 3D de millones de puntos, mediante un b arrido realizado con un haz de luz visible. La velocidad máxima de escaneo es de 50000 puntos por segundo. Las ventajas de la metodología Láser Escáner frente a los medios convencionales son:
Medición sin contacto con el edificio Documentación completa, gráfica y numérica. Rendimiento muy elevado Nula interferencia con la actividad cotidiana Catalogación de elementos arquitectónicos detallada
¿Q U É ES UN ES C ÁNER ÁN ER 3D ?
Es tecnología Láser aplicada a la captura de información en tres dimensiones. Realiza una captura masiva de datos con la precisión milimétrica del Láser. Toma imágenes digitales de alta resolución. El resultado final son Modelos Digitales tridimensionales de alta resolución, con una separación de puntos de 2 milímetros. Con los modelos digitales rectificamos las imágenes, obteniendo orto imágenes verdaderas de los objetos. Disponemos de información métrica 3D de los objetos y con toda la información radiométrica de una imagen.
APL ICACIONES EN L A INGENIERÍA CIVIL: CON STRUCIÓN STRUCIÓN DE T ÚNEL ES.
El Escáner 3D revoluciona el concepto de medición utilizado hasta la fecha en topografía. Con el Escáner 3D obtenemos la realidad de los objetos, sin omisiones y sin interpretación subjetiva de los datos. El objetivo es la obtención de puntos en 3 dimensiones (coordenadas X, Y, Z) referidos a un Sistema de Coordenadas que englobe el trabajo.
Toma de datos 3D de túnel con E.T. + perfilómetro. Malla de puntos cada 1 metro.
Rendimiento máx. de 100 m. día. Cálculos aproximados. Escaneado 3D de túnel mediante ESCÁNER 3D Malla de puntos cada 1 centímetro o 0,5 cm. Rendimiento máx. hasta 1 kilómetro día. Cálculos reales.
Las principales ventajas del escáner 3D junto a nuestro software específico para el procesamiento de túnel (REAL REALITY TUNEL) TUNEL) son:
Definición completa del túnel, sin omisiones. Los métodos actuales dejan más del 70 % sin definir. Esto significa que no sabemos qué está pasando en el 70 % del túnel. El procesamiento permite introducir una sección tipo y analizar zonas de exceso o defecto en la excavación. Clasificadas las zonas es posible picar o rellenar con gunita. Optimización de volúmenes de hormigón para revestimiento del túnel. Esto es posible hacerlo en todas las fases del túnel, antes de hormigonar.
Ventajas y desv entajas de es caneo láser Ventaja: Topografía láser puede proporcionar datos exhaustivos Topografía
El escaneo láser puede revelar las áreas problemáticas con asignación de colores, que muestra errores de diseño en un color diferente que el resto de la pieza o producto. El defecto puede ser resuelto mediante la edición de un sólido modelo CAD producido a partir de los datos de exploración. Otro ejemplo de cómo la topografía láser proporciona datos exhaustivos se puede ver en el uso del láser en la reconstrucción de la topografía la escena del crimen para juzgar la trayectoria de la bala y crear animaciones de la escena del crimen que proporcionan información valiosa acerca de cómo un crimen ocurrido la Topografía laser es un más cara que la topografía manual. Desventaja: la En cuanto a los honorarios de servicio, escáner láser 3D cuesta más que la topografía manual. Sin embargo, dependiendo de la naturaleza del proyecto, el costo de un proyecto de instrucciones, topografía puede superar el costo de un proyecto de muestreo de los láseres. Debido a su rápida r ápida captura, los datos precisos, la topografía láser puede completar un proyecto topográfico en tan sólo una sesión de la topografía, mientras que el proceso relativamente lento de la exploración manual puede dar lugar a mucho más tiempo facturable que niega la ventaja de su costo ligeramente inferior. La eliminación de errores y omisiones de los resultados de la encuesta La Ventaja: A diferencia de topografía manual y otros métodos métodos de medición, topografía láser da los registros de los datos físicos de todo el entorno de un espacio o un objeto. Además, la topografía láser produce resultados precisos en la primera ronda, mientras que el levantamiento manual se requiere numerosas sesiones de topografía para producir resultados que valgan la pena El tamaño de escaneo de archivos Desventaja: El A pesar de los escáneres láser producen resultados resultados de los datos sin defectos que puedan editar y reutilizar en una variedad de formas que utilizan los modelos de mallas poligonales, modelos sólidos de la superficie y sólidos modelos CAD, los clientes deben tener el derecho de hardware del equipo para dar cabida a los requisitos de memoria significativas de los datos. Para las empresas de técnicos, tales como empresas de ingeniería y empresas de fabricación, esto normalmente no es un problema. Sin embargo, puede representar un problema para las organizaciones que no utilizan el hardware informático comercial de grado, como los departamentos de policía y las pequeñas empresas de diseño La generación de archivos 3D que son fieles a la realidad La Ventaja: Si alguna vez ha utilizado la información producida en 2D por el manual de levantamiento de tomar decisiones complejas de diseño, entonces sabes lo frustrante que puede ser que no tienen un modelo 3D de su tema. Con la topografía láser, esta frustración se puso a descansar. Si el tema es un paisaje, y el espacio interior, una estructura, un objeto grande o un pequeño objeto, los datos de escaneo láser le permite observar el tema desde múltiples puntos de vista durante el uso de modelos de datos datos distintos.
EQUIPOS TOPOGRAFICOS TOPOGRAFICOS QUE FUNCIONA FUNCIONA N CON LA SER:
DISTANCIOMETRO:
para medición de Dispositivo electrónico electrónico para distancias, funciona emitiendo un haz luminoso ya
sea inf rarr oj o o láser, este rebota en un p r i s m a o o directamente sobre la superficie, y dependiendo del tiempo que tarda el haz en recorrer la distancia es como determina esta. En esencia un distanciometro solo puede medir la distancia inclinada, para medir la distancia horizontal y desnivel, algunos tienen un teclado para introducir el ángulo vertical y por senos y cosenos calcular las otras distancias, esto se puede realizar con una simple calculadora científica de igual manera.
NIVEL NIVEL LA SER:
Los ni vel es láser fueron y continúan siendo una novedad creyendo alguna personas que son más precisos, pero la realidad es otra, existen los que solo proyectan una línea en una pared, su nombre correcto es crossliner se usan principalmente en interiores, ya que en exteriores con la luz del sol resulta difícil ver la línea que proyecta en una pared por ejemplo, línea que por cierto tiene entre 1 y 2 milímetros de ancho, así que si precisión. En un kilómetro será de 1 centímetro comparando con un nivel óptico, hay también niveles láser que poseen un sensor, este se puede usar en exteriores y a mayores distancias, ya que no depende del ojo humano, si no de un sensor especializado en ver la luz láser, hay equipos de diferentes precios y precisiones, si adquiere un nivel asegúrese que este sea de calidad y que este correctamente calibrado, de lo contrario le recomiendo mejor un nivel de manguera.
Nivel Laser Spectra Precisi ón LL300
Fabricado para los contratistas generales que requieren precisión, facilidad de uso y durabilidad. Automático y autonivelable, es el nivel nivel láser más robusto disponible, lo suficientemente fuerte para manejar una amplia variedad de aplicaciones de construcción generales y de concreto. Incluso en las condiciones más duras de la obra, el nivel láser ofrece un rendimiento altamente preciso y confiable, lo que le permite trabajar de forma más rápida e incrementar la productividad y beneficios en comparación a otras marcas, ya que puede operarse aun cuando llueve e incluso resiste caídas de hasta 1.5 m. sobre el concreto. Esta robustez, combinada con las características de impermeabilidad y protección contra el polvo, reduce el tiempo de inactividad y los costos de reparación durante la vida del producto.
La capacidad de auto nivelación del láser LL300 y el control remoto opcional RC601 brindan una precisión y facilidad de uso excepcionales. Puesto que el LL300 se auto nivela cuando lo enciende, la puesta en marcha resulta fácil con menos controles que manejar. El control remoto RC601 le ofrece la opción de pendientes coincidentes o de talud sobre pendiente. También ofrece una pendiente de un solo eje, incluyendo el control de advertencia de altura del instrumento (AI) del láser mientras el otro eje sigue auto nivelándose.
Opción de receptor La elección del receptor adecuado asegurará un máximo rendimiento para el láser LL300. Podrá personalizar el LL300 según las necesidades concretas de su aplicación, optando entre los receptores HR350 y CR600. Receptor HR350 El robusto receptor HR350 de Spectra Precisión puede utilizarse manualmente o montado en el estadal y es particularmente apropiado para aplicaciones de control de elevación básicas y es excepcionalmente sencillo de utilizar contando con una ligera y durable cubierta de material compuesto y una pantalla (LCD) doble de fácil lectura y visualización simultánea de los LED con indicación a nivel en color verde. Receptor CR600 Robusto, preciso y fácil de utilizar, el receptor CR600 de Spectra Precisión es ideal para aplicaciones de nivelación de largo alcance y de control de máquinas básicas. Además de emplearse manualmente o montado en un estadal, el CR puede instalarse en una retroexcavadora, una excavadora pequeña o un mini cargador para el control de máquinas con una recepción de 270°. B rinda información de nivel, alto, bajo o “a nivel” altamente visible. Aplicaciones Tiene una precisión de ±2,6 mm a 30 m y un rango de operación de 300 m. radiales. Opera con baterías alcalinas tamaño “D” con capacidad para 100 horas de trabajo. Incluye receptor láser y abrazadera para montaje en estadal. Ideal para los siguientes trabajos:
Control de elevación en obras de construcción de tamaño pequeño y mediano Excavaciones Pendientes básicas Nivelación de encofrados y zapatas Extendido de concreto
BIBLIOGRAFIA:
Manual de prácticas de topografía José María. Topografía, Álvaro Torres Nieto. Topografía, Jack Mc Cormac. Wikipedia.com Infoagro.com topografiaegv.cl topoestudios.com
